JP3296968B2

JP3296968B2 - 基準位置決定方法

Info

Publication number: JP3296968B2
Application number: JP10774296A
Authority: JP
Inventors: 康弘鈴木; 洋幸諸本
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09293998A; US5956149A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品吸着用のノズ
ル部材に吸着されたチップ部品に拡散光を照射してその
投影の検出に基づいてチップ部品の吸着位置等を検出す
るものにおいて、特に、照射部、受光部及びノズル部材
等の現実の位置関係に基づいて投影幅検出のための受光
部上の基準位置を設定する基準位置決定方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノズル部材を有する部品装着用の
ヘッドユニットにより、テープフィーダー等の部品供給
部からＩＣ等の小片状のチップ部品を吸着して、位置決
めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の
所定位置に装着するようにした実装機が一般に知られて
いる。また、この種の実装機において、ノズル部材に吸
着されたチップ部品に光を照射してチップ部品の投影を
検出する光学的検知手段を設け、この光学的検知手段に
よる投影幅の検出に基づいて、上記ノズル部材による部
品吸着状態、例えば部品吸着位置のずれや傾きを検出
し、それに応じて部品装着位置の補正等を行なうことも
行われている。

【０００３】光学的検知手段としては、平行光線の照射
部及び受光部をノズル部材が通過する空間を挾んで対向
配置し、ノズル部材に吸着された部品に対して照射部か
ら平行光線を照射して受光部での当該部品の投影幅を検
出するようにしたものが主流である。しかし、この検知
手段では平行光線を照射するために、レーザー発生源、
集光レンズ、ミラー及び平行光形成レンズ等を照射部に
装備する必要があり、光学的検知手段の大型化、あるい
はコスト高を招くという問題があり、最近では、ノズル
部材に吸着されたチップ部品をノズル軸周りに回転させ
ながら点状の光源からチップ部品に対して拡散光を照射
し、受光部からの投影検出データと上記照射部、受光部
及びノズル部材の位置関係とに基づいて部品吸着状態を
調べるようにした装置が開発されている。この装置によ
れば、拡散光をそのまま用いることができるので、平行
光線を形成するためのレンズ等が不要となり、光学的検
知手段の大型化等を効果的に抑えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように拡散光を
用いて部品の位置を検出する方法では、チップ部品の投
影を受光部上の所定の基準位置から測定するようになっ
ている。そのため、光学的検知手段において、照射部、
受光部及びノズル部材の相対的な位置が理論上（設計
上）の位置にないような場合、例えば、組立て誤差等に
より受光部と照射部あるいはノズル部材が一軸方向に相
対的にずれているような場合には、部品位置の検出精度
に大きな影響が出る虞れがある。

【０００５】従って、上記のように拡散光を用いて部品
位置検出を行う装置では、現実の照射部、受光部及びノ
ズル部材等の位置関係を考慮して受光部上の基準位置を
設定する必要がある。

【０００６】また、当初は上記のような位置関係が理論
値、あるいはそれに近い関係に保たれていても、各可動
部等の経時劣化に伴い徐々に照射部、受光部及びノズル
部材に相対的な位置ずれが発生し、その結果検出精度が
低下するような場合もあり、これに対応する必要もあ
る。

【０００７】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、拡散光を用いた投影の検出に基づい
て実装機のノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を
検出するものにおいて、照射部、受光部及びノズル部材
等の位置関係に基づいて受光部上の基準位置を設定する
基準位置決定方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノズル部材に
吸着されたチップ部品に対して拡散光を照射する照射部
と、上記チップ部品を挾んで上記照射部と対向する位置
で光を受光する受光部とを有する光学的検知手段を用
い、受光部上の所定の基準位置からのチップ部品の投影
幅の検出データと、上記照射部、受光部及びノズル部材
の位置関係とに基づいてノズル部材に吸着されたチップ
部品の位置を検出するものにおいて、ノズル中心に対す
るコーナ位置が固定的に定まるダミー部品をノズル部材
に装着し、この状態でノズル部材を回転させつつダミー
部品の投影を測定し、上記受光部上での特定位置から投
影の一方の端部までの距離が極小となる第１のノズル回
転角における受光部上での当該一方の端部の位置と、受
光部上での特定位置から投影の他方の端部までの距離が
極小となる第２のノズル回転角における受光部上での当
該他方の端部の位置と、予め設定された第３のノズル回
転角における受光部上での投影の端部の位置とをそれぞ
れ検出し、これらの投影端部の位置データと、上記各ノ
ズル回転角におけるダミー部品の所定のコーナー位置と
に基づき、ノズル部材と照射部と受光部との位置関係を
求めて上記受光部上の所定の基準位置を決定するように
したものである。

【０００９】また、本発明は、ノズル部材に吸着された
チップ部品に対して拡散光を照射する照射部と、上記チ
ップ部品を挾んで上記照射部と対向する位置で光を受光
する受光部とを有する光学的検知手段を用い、受光部上
の所定の基準位置からのチップ部品の投影幅の検出デー
タと、上記照射部、受光部及びノズル部材の位置関係と
に基づいてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を
検出するものにおいて、照射部と受光部との間にスリッ
ト幅の調整が可能で、かつスリット端部の位置を検知可
能な第１及び第２のスリット部材を並べて配し、上記第
１のスリット部材を所定のスリット幅に設定したときの
受光部上での受光幅を検出するとともに、この受光幅を
維持した状態で、かつスリット幅が極小となるように第
２のスリット部材のスリット幅を調整し、次に照射部と
受光部との間に先端位置を検知可能な遮光部材を介在さ
せて拡散光を遮光したときの上記受光部上での受光幅を
検出し、上記各受光幅データと、上記第１及び第２の各
スリット両端の位置と、上記遮光部材の先端の位置とに
基づき、ノズル部材と照射部と受光部との位置関係を求
めて上記受光部上の所定の基準位置を決定するようにし
たものである。

【００１０】これらの方法によれば、光学的検知手段に
おける現実の照射部、受光部及びノズル部材の現実の位
置関係に応じた受光部上の基準位置が定められる。これ
により光学的検知手段による、より精度の高い部品位置
検出が達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１２】図１及び図２は、本発明が適用される実装
機の一例を示している。同図に示すように、実装機の基
台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置さ
れ、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送され、所
定の装着作業位置で停止されるようになっている。上記
コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されてい
る。この部品供給部４は部品供給用のフィーダーを備
え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えてい
る。

【００１３】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニ
ット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部
品装着部とにわたって移動可能とされ、本実施形態では
Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上
でＸ軸と直交する方向）に移動することができるように
なっている。

【００１４】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の
固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動さ
れるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上
にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持
部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ
軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ
軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１
５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上
記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に支持
され、かつ、このヘッドユニット５に設けられたナット
部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合してい
る。そして、上記Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記
支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サー
ボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材
１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。な
お、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５
には、それぞれの駆動位置を検出するエンコーダ１０，
１６が具備されている。

【００１５】上記ヘッドユニット５には、チップ部品を
吸着するためのノズル部材２１が設けられている。この
ノズル部材２１は、上記ヘッドユニット５のフレームに
対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中
心軸）回りの回転が可能に取り付けられており、Ｚ軸サ
ーボモータ２２及びＲ軸サーボモータ２４により作動さ
れるようになっている。上記Ｚ軸サーボモータ２２及び
Ｒ軸サーボモータ２４には、それぞれの駆動位置を検出
するエンコーダ２３，２５が具備されている。また、ノ
ズル部材２１にはバルブ等を介して負圧供給手段が接続
されており、部品吸着時には所定のタイミングで負圧供
給手段からの負圧がノズル部材２１の先端に供給される
ようになっている。

【００１６】上記ヘッドユニット５の下端部には、光学
的検知手段を構成する検知ユニット２６が取付けられて
いる。この検知ユニット２６は、図３及び図４にも示す
ように、ノズル部材２１にチップ部品２０が吸着されて
いる状態においてその部品２０に光を照射し、部品２０
の投影を検出するものであり、ノズル部材２１が上下動
するときに通過する空間を挾んで相対向する位置に照射
部２７及び受光部２８を有している。

【００１７】上記検知ユニット２６の照射部２７は、例
えばＬＥＤからなる１個の点状の光源２７ａを備え、こ
の光源２７ａからスリット２９を介して略水平方向の拡
散光を照射するようになっている。一方、上記受光部２
８は、ＣＣＤ等の受光素子を線状に配列したラインセン
サ２８ａを有している。

【００１８】図５は制御系統の概略構成をブロック図で
示している。この図において、実装機に装備される制御
装置３０は、ＣＰＵ３１及びモータ制御部３２を有し、
モータ制御部３２に上記Ｙ軸，Ｘ軸，Ｚ軸及びＲ軸の各
サーボモータ９，１５，２２，２４が接続され、ＣＰＵ
３１からの指令に応じてモータ制御部３２により各サー
ボモータ９，１５，２２，２４の駆動が制御されるよう
になっている。また制御装置３０は、Ａ／Ｄ変換器３
３、データ取込み制御部３４及びメモリ３５を有し、上
記検知ユニット２６の受光部２８から送られてくる測定
データがＡ／Ｄ変換器３３を介してデータ取込み制御部
３４により取り込まれ、メモリ３５に記憶されるととも
に、このデータがＣＰＵ３１により読み出されるように
なっている。さらに制御装置３０は、回転角検出部３６
を有し、Ｒ軸サーボモータ２４に具備されたエンコーダ
２５からの信号に基づいて上記回転角検出部３６により
ノズル部材２１の回転角が検出され、この回転角検出値
がＣＰＵ３１に送られるようになっている。

【００１９】上記ＣＰＵ３１は、上記ヘッドユニット５
のノズル部材２１による部品吸着、上記検知ユニット２
６を用いた部品位置検出、プリント基板３への部品装着
を順次行なうように、上記モータ制御部３２を介して上
記各モータ９，１５，２２，２４を制御するとともに、
とくに部品位置検出時には、チップ部品２０を吸着した
ノズル部材２１を回転させつつ上記受光部２８における
部品の投影を測定する。そして、この部品投影の測定に
基づく処理として、上記受光部２８上で上記光源２７ａ
の位置に対応する基準位置から投影の一端部までの距離
が極小となるノズル回転角においてその距離の極小値を
検出し、この極小値及びノズル回転角の検出データと上
記照射部２７、受光部２８及びノズル部材２１の位置関
係についての既知のデータとに基づき、ノズル部材２１
に吸着された部品２０の位置ずれ及び傾きを演算するよ
うになっている。

【００２０】上記ＣＰＵ３１によって行なわれる部品位
置検出方法を含む処理を、図７及び図８を参照しつつ、
図６のフローチャートに従って説明する。

【００２１】図６のフローチャートに示す処理がスター
トすると、先ず部品供給部側へのヘッドユニット５の
Ｘ，Ｙ方向の移動とノズル部材２１の回転（θ移動）が
行なわれ（ステップＳ１）、所定位置まで移動するとノ
ズル部材２１が下降され（ステップＳ２）、チップ部品
２０の吸着が行なわれる（ステップＳ３）。次いで、チ
ップ部品２０が検知ユニット２６の照射部２７及び受光
部２８に対応する部品検出用高さ位置までノズル部材２
１が上昇させられる（ステップＳ４）。部品検出用高さ
位置に達すると、次に述べるような部品位置検出処理に
移る。

【００２２】部品位置検出処理としては、ノズル部材２
１が所定微小角度ずつ回転されつつ、その所定微小角度
毎に、上記検知ユニット２６の受光部２８からの測定デ
ータ及びノズル回転角が読み込まれる（ステップＳ
５）。そして、上記受光部２８上での所定の基準位置か
ら部品投影の一方の端部までの距離が極小となる状態
（図７に実線で示す状態）にあるときの上記距離Ｌ１と
ノズル回転角θ１とが検出され（ステップＳ６）、次に
受光部２８上での基準位置から部品投影の他方の端部ま
での距離が極小となる状態（図７に二点鎖線で示す状
態）にあるときの上記距離Ｌ２とノズル回転角θ２とが
検出される（ステップＳ７）。さらに、ノズル部材が略
９０°回転されてから（ステップＳ８）、ステップＳ
６，Ｓ７に準じた処理により、上記受光部２８上での基
準位置から部品投影の一方の端部までの距離が極小とな
る状態（図８に実線で示す状態）にあるときの上記距離
Ｌ３とノズル回転角θ３とが、また受光部２８上での基
準位置から部品投影の他方の端部までの距離が極小とな
る状態（図８に二点鎖線で示す状態）にあるときの上記
距離Ｌ４とノズル回転角θ４とが、それぞれ検出される
（ステップＳ９，Ｓ１０）。これらステップＳ６〜Ｓ１
０の処理で得られる検出データに基づき、補正量ΔＸ，
ΔＹ及びΔθが求められる（ステップＳ１１）。

【００２３】このような処理を図７，図８によって具体
的に説明する。なお、これらの図において、Ｃｎはチッ
プ部品の回転中心であるノズル中心（ノズル部材２１の
中心）、Ｃｃはチップ部品の中心、Ｏは受光部２８上で
光源２７ａに対応する位置をもって規定した原点（基準
位置）、Ｒｏは光源２７ａと原点Ｏとを結ぶ中心線、Ｒ
ｃは上記中心線Ｒｏと直交して上記ノズル中心Ｃｎを通
る線である。また、これらの図に示す例では、上記ノズ
ル中心Ｃｎが上記中心線Ｒｏ上に位置し、かつ中心線Ｒ
ｏは受光部２８のラインセンサ２８ａの受光素子の配列
方向に直交している。

【００２４】従来のように平行光線を使用する場合に
は、部品投影幅が極小となる状態を調べればそのときの
部品の状態が特定されて補正量を求めることができる
が、点状の光源からの拡散光を使用する場合には、上記
のような手法で補正量を求めることができない。そこ
で、点状の光源２７ａからの拡散光を使用する場合の工
夫として、受光部２８上での原点Ｏから部品投影の一方
の端部までの距離が極小となる状態を調べると、この状
態では、図７に実線で示すように、チップ部品２０の片
側（同図中で上側）の辺が上記光源２７ａからの特定方
向の光線Ｐ１に沿うようになる。また、上記原点Ｏから
部品投影の他方の端部までの距離が極小となる状態を調
べると、この状態では、図７に二点鎖線で示すように、
チップ部品２０の他の側（同図中で下側）の辺が上記光
源２７ａからの特定方向の光線Ｐ２に沿うようになる。

【００２５】そして、同図に実線で示す状態における受
光部２８上での原点Ｏから部品投影の一方の端部までの
距離をＬ１とすると、ノズル中心Ｃｎから片側の辺まで
の距離ａは、次のように求められる。

【００２６】

【数１】Ｌ１’＝（Ｚｏ／Ｚ）・Ｌ１ cosα１＝Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ１²）ａ＝Ｌ１’・cosα１＝Ｚｏ・Ｌ１／√（Ｚ²＋Ｌ１²）また、同図に二点鎖線で示す状態における受光部２８上
での原点Ｏから部品投影の他方の端部までの距離をＬ２
とすると、ノズル中心Ｃｎから他の側の辺までの距離ｂ
は、次のように求められる。

【００２７】

【数２】Ｌ２’＝（Ｚｏ／Ｚ）・Ｌ２ cosα２＝Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ２²）ｂ＝Ｌ２’・cosα２＝Ｚｏ・Ｌ２／√（Ｚ²＋Ｌ２²）ただし、上記各式中の符号の意味は次の通りである。

【００２８】Ｚｏ：光源２７ａからノズル中心Ｃｎまで
の距離Ｚ：光源２７ａから受光部２８までの距離Ｌ１’：直線Ｒｃ上でのノズル中心Ｃｎからチップ部品
２０の片側のエッジまでの距離Ｌ２’：直線Ｒｃ上でのノズル中心Ｃｎからチップ部品
２０の他の側のエッジまでの距離 α１：中心線Ｒｏに対する上記光線Ｐ１の角度 α２：中心線Ｒｏに対する上記光線Ｐ２の角度ここで、Ｚｏ，Ｚは予め調べられた既知の値である。従
って、受光部２８上での上記距離Ｌ１，Ｌ２を検出する
ことによりａ，ｂを求めることができる。また、上記角
度α１，α２は次のように求められる。

【００２９】

【数３】α１＝arc cos｛Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ１²）｝ α２＝arc cos｛Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ２²）｝そして、Ｙ方向補正量ΔＹ及び回転角補正量Δθは、次
のようになる。なお、θ１は図７に実線で示す状態での
ノズル回転角である。

【００３０】

【数４】ΔＹ＝ａ−（ａ＋ｂ）／２ Δθ＝θ１−α１次に、図７に示すような状態からノズル部材２１を略９
０°回転させた上で、原点Ｏから部品投影の一方の端部
までの距離が極小となる状態（図８に実線で示す状態）
でのその距離Ｌ３と、原点Ｏから部品投影の他方の端部
までの距離が極小となる状態（図８に二点鎖線で示す状
態）でのその距離Ｌ４とを調べると、上記と同様に、ノ
ズル中心Ｃｎから両側の辺までの距離ｃ，ｄと、Ｘ方向
補正量ΔＸが次のように求められる。

【００３１】

【数５】ｃ＝Ｚｏ・Ｌ３／√（Ｚ²＋Ｌ３²）ｄ＝Ｚｏ・Ｌ４／√（Ｚ²＋Ｌ４²） ΔＸ＝ｃ−（ｃ＋ｄ）／２このような距離Ｌ１〜Ｌ４等の検出とそれに基づく数１
〜数５に示すような演算が図６のフローチャート中のス
テップＳ５〜Ｓ１１で行なわれる。

【００３２】このような部品位置検出処理が済むと、上
記補正量ΔＸ，ΔＹ及びΔθによる装着位置の補正が行
なわれる（ステップＳ１２）。つまり、上記補正量Δ
Ｘ，ΔＹだけ補正されたＸ，Ｙ方向の目標装着位置にノ
ズル部材２１が達するようにＸ軸サーボモータ１５及び
Ｙ軸サーボモータ９が制御されるとともに、ノズル部材
２１の回転角が上記補正量Δθだけ補正された目標回転
角となるようにＲ軸サーボモータ２４が制御される。そ
れから、ノズル部材２１が下降されてプリント基板３上
に部品２０が装着される（ステップＳ１３）。

【００３３】以上のような方法によると、ヘッドユニッ
ト５のノズル部材２１による部品吸着が行なわれた後
に、所定高さ位置でノズル部材２１が回転されつつ、上
記検知ユニット２６によりチップ部品２０に光が照射さ
れて部品２０の投影が検知され、それに基づいて部品位
置が検出され、ノズル中心位置Ｃｎと部品中心位置Ｃｃ
との間の位置ずれやノズル回転方向の角度のずれに応じ
た補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθが求められる。

【００３４】この場合、上記検知ユニット２６の照射部
２７は、点状の光源２７ａから拡散光を照射する構造と
なっていて、平行光線を照射するようになっている従来
のこの種の検知ユニットと比べ、構造が簡単で、かつコ
ンパクトになる。

【００３５】しかも、このように点状の光源２７ａから
の拡散光を使用して投影の検知を行なうようにしなが
ら、上記のように受光部２８上での原点Ｏから投影の一
端部までの距離が極小となる状態でのその極小の距離Ｌ
１〜Ｌ４及び回転角θ１〜θ４が検出され、それに基づ
いて上記数１〜数５に示すような演算により補正量Δ
Ｘ，ΔＹ，Δθが正しく求められる。これにより、部品
装着位置の補正が精度良く行なわれることとなる。

【００３６】ところで、上記のような補正量ΔＸ，Δ
Ｙ，Δθも、上記ノズル中心Ｃｎが上記中心線Ｒｏ上に
位置し、かつ中心線Ｒｏが受部２８のラインセンサ２８
ａの受光素子の配列方向に直交しているという条件が満
たされ、さらに、光源２７ａからノズル中心Ｃｎまでの
距離Ｚｏ等の照射部２７、受光部２８及びノズル部材２
１の位置関係に関する既知のデータが、現実の位置関係
に一致していなければ正確な値を求めることはできな
い。

【００３７】すなわち、例えば、中心線Ｒｏ及び原点Ｏ
の位置のデータと現実の位置とにずれがある場合には、
上記原点Ｏから投影端部までの距離Ｌ１等として正しい
距離を検出することができない。また、補正量ΔＸ，Δ
Ｙ，Δθを求める演算処理において、光源２７ａからノ
ズル中心Ｃｎまでの距離Ｚｏや光源２７ａから受光部２
８までの距離Ｚが現実の値と異なる場合には、その分だ
け補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθに誤差が含まれることにな
り、正確な補正量を求めることができない。

【００３８】そこで、上記実装機においては、現実の照
射部２７、受光部２８及びノズル部材２１の位置関係に
基づいて受光部２８上の原点Ｏを設定し、これを基準に
上記距離Ｚｏ等の照射部２７、受光部２８及びノズル部
材２１の位置関係に関するデータを求める処理（基準位
置決定処理）を行うようにしている。

【００３９】以下、この処理について図１１及び図１２
を参照しつつ、図１０のフローチャートに基づいて説明
する。

【００４０】基準位置決定処理では、先ず、上記ノズル
部材２１にダミー部品４０が装着され、このダミー部品
４０が検知ユニット２６の照射部２７及び受光部２８に
対応する所定高さ位置となるようにノズル部材２１がセ
ットされるとともに所定の回転角度にセットされる（ス
テップＳ２１）。

【００４１】ダミー部品４０は、その形状及び寸法が高
い精度に仕上げられており、その中心位置においてノズ
ル先端に嵌合、装着されるようになっている。つまり、
ノズル中心に対するダミー部品４０の各コーナーの位置
を正確に求めることができるようになっている。

【００４２】ダミー部品４０の装着後は、ノズル部材２
１が所定微小角度（θ）ずつ回転されつつ、その所定微
小角度毎に、上記検知ユニット２６の受光部２８からの
測定データ及びノズル回転角が読み込まれる。そして、
上記受光部２８の中心点（特定位置）から部品投影の一
方の端部までの距離が極小となる状態（図１１に実線で
示す状態）にあるときの受光部２８上での投影端部位置
とノズル回転角θ１′が検出される（ステップＳ２２〜
Ｓ２５）。そして、ノズル部材２１が基本回転位置にリ
セットされた後（ステップＳ２６）、続いて受光部２８
上での中心点から部品投影の他方の端部までの距離が極
小となる状態（図１１に二点鎖線で示す状態）にあると
きの受光部２８上での投影端部位置とノズル回転角θ
２′とが検出される（ステップＳ２７〜ステップＳ３
０）。その後、さらにノズル部材２１が予め設定された
所定のノズル回転角θ３′にセットされ、このとき（図
１１の一点鎖線に示す状態）の受光部２８上での一方の
投影端部位置が検出される（ステップＳ３１〜ステップ
Ｓ３２）。

【００４３】そして、これらのステップＳ２２〜ステッ
プＳ３２で検出された受光部２８上での投影端部位置及
びノズル回転角に基づいて受光部２８上の原点Ｏの位置
が設定されるとともに上記距離Ｚｏ等の照射部２７、受
光部２８及びノズル部材２１の位置関係に関するデータ
が求められる（ステップＳ３３）。

【００４４】このようなステップＳ３３での処理を図１
１及び図１２を用いて具体的に説明する。なお、図１１
においてＦは当該処理における受光部２８上の中心点、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれダミー部品４０の各コーナ
ー、Ｅ１〜Ｅ３はそれぞれ受光部２８上での投影端部位
置である。

【００４５】先ず、受光部２８上での中心点Ｆからダミ
ー部品４０の投影の一方の端部までの距離Ｇ１が極小と
なる状態を調べると、この状態では、図１１に実線で示
すようにダミー部品４０の片側の辺（同図では上側の辺
ＡＢ）が光源２７ａからの特定方向の光線Ｐ１′に沿う
ようになり、また、中心点Ｆからダミー部品４０の投影
の他方の端部までの距離Ｇ２が極小となる状態を調べる
と、この状態では、図１１に二点鎖線で示すように、ダ
ミー部品４０の他の側の辺（同図では下側の辺ＣＤ）が
光源２７ａからの特定方向の光線Ｐ２′に沿うようにな
る。

【００４６】このとき、光線Ｐ１′上にあるダミー部品
４０の各コーナーＡ，Ｂのノズル中心Ｃｎに対する相対
位置及び上記光線Ｐ２′上にあるダミー部品４０の各コ
ーナーＣ，Ｄのノズル中心Ｃｎに対する相対位置は、上
記ダミー部品４０の形状等と各ノズル回転角各θ１，θ
２とに基づいて求めることができる。従って、各コーナ
ーＡ，Ｂ及びＣ，Ｄの各位置に基づき実装機座標系上に
おける各光線Ｐ１′，Ｐ２′の直線式を求めることがで
きる。さらに、光源２７ａの位置（座標）は上記各光線
Ｐ１′，Ｐ２′の交点となることから、各光線Ｐ１′，
Ｐ２′の直線式から光源２７ａの位置を求めることがで
きる。

【００４７】さらに、ノズル部材２１を角度θ３′だけ
回転させたときに、同図に示すように、ダミー部品４０
のコーナーＣにより投影端部が形成されるとすると、こ
のときのコーナーＣの位置は上記ダミー部品４０の形状
等とノズル回転角θ３′に基づいて求めることができ
る。従って、光源２７ａからダミー部品４０のコーナー
Ｃを通って受光部２８上に投影端部を形成する光線Ｐ
３′の直線式は、コーナーＣの位置と光源２７ａの位置
とから求めることができる。

【００４８】ここで、実装機の座標系上で求められた各
光線Ｐ１′〜Ｐ３′の直線式（以下、それぞれ直線Ｐ
１′、直線Ｐ２′、直線Ｐ３′という）を仮りに

【００４９】

【数６】Ｐ１′；ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１Ｐ２′；ｙ＝ａ２・ｘ＋ｂ２Ｐ３′；ｙ＝ａ３・ｘ＋ｂ３とし、さらに、上記光源２７ａを原点とした座標系を考
えると、直線Ｐ１′〜Ｐ３′は以下のようになる。

【００５０】

【数７】Ｐ１′；ｙ＝ａ１・ｘＰ２′；ｙ＝ａ２・ｘＰ３′；ｙ＝ａ３・ｘここで、受光部２８におけるラインセンサ２８ａの受光
素子の配列を直線Ｐｓとし、仮りに

【００５１】

【数８】Ｐｓ；ｙ＝ａｓ・ｘ＋ｂｓとして直線Ｐｓ、光源２７ａ，ノズル中心Ｃｎ及び各直
線Ｐ１′〜Ｐ３′を模式的に示すと図１２のように示す
ことができる。

【００５２】ここで、直線Ｐｓと直線Ｐ１′〜Ｐ３′の
交点の座標、すなわち受光部２８上での投影端部位置Ｅ
１〜Ｅ３の座標をそれぞれＥ１（ｘ１，ｙ１）、Ｅ２
（ｘ２，ｙ２）、Ｅ３（ｘ３，ｙ３）とし、受光部２８
上でのＥ１〜Ｅ２の距離及びＥ１〜Ｅ３の距離をそれぞ
れｎ及びｍとすると、

【００５３】

【数９】ｎ²＝（ｘ１−ｘ２）²＋ａｓ²（ｘ１−ｘ２）² ｍ²＝（ｘ１−ｘ３）²＋ａｓ²（ｘ１−ｘ３）² が成立し、さらに上記数７及び数８から、

【００５４】

【数１０】ｎ²（ａ１−ａｓ）²（ａ２−ａｓ）²＝ｂｓ²
（１＋ａｓ²）（ａ２−ａ１）² ｍ²（ａ１−ａｓ）²（ａ３−ａｓ）²＝ｂｓ²（１＋ａｓ
²）（ａ３−ａ１）² となる。ここで、距離ｎ、ｍの値は検出された投影端部
位置Ｅ１〜Ｅ２とラインセンサ２８ａの受光素子のピッ
チから求まるので、上記数１０に示す２式からａｓ及び
ｂｓが定まり直線Ｐｓが特定される。

【００５５】ここで、光源２７ａを通り直線Ｐａに垂直
に交わる直線Ｒｏ′を

【００５６】

【数１１】Ｒｏ′；ｙ＝ａｆ・ｘとすると、直線Ｐｓと直線Ｒｏ′の間には、ａｆ＝−１
／ａｓの関係が成り立つ。従って、

【００５７】

【数１２】Ｒｏ′；ｙ＝−１／ａｓ・ｘとなり、光源２７ａから直線Ｐｓにおろした垂線と直線
Ｐｓとの交点、すなわち受光部２８上の原点Ｏの位置
（ｘｏ，ｙｏ）は、数８及び数１２から、

【００５８】

【数１３】ｘｏ＝−ａｓ・ｂｓ／（１＋ａｓ²）ｙｏ＝ｂｓ／（１＋ａｓ²）となる。

【００５９】さらに、投影端部Ｅ１（ｘ１，ｙ１）の位
置は、上記数７及び数８より、

【００６０】

【数１４】ｘ１＝ｂｓ／（ａ１−ａｓ）ｙ１＝ａ１・ｂｓ／（ａ１−ａｓ）となる。

【００６１】従って、ラインセンサ２８ａの受光素子の
画素ピッチをＷ、ラインセンサ２８ａにおいて投影端部
位置Ｅ１に該当する受光素子がセンサ一端側から第Ｐ番
目の素子に該当する場合、原点Ｏの画素番号Ｐｏは、上
記数１３及び数１４から

【００６２】

【数１５】Ｐｏ＝Ｐ＋１／Ｗ√｛（ｘｏ−ｘ１）²＋
（ｙｏ−ｙ１）²｝となる。ここで、画素ピッチＷは既知の寸法であり、ま
た、画素番号Ｐも検知可能であるから、原点Ｏの画素番
号Ｐｏは上記数１５に基づき演算で求められる。

【００６３】次に、光源２７ａから受光部２８までの距
離Ｚを求めると、距離Ｚは、上記数１２から、

【００６４】

【数１６】Ｚ＝｜ｂｓ｜／√（１＋ａｓ²）となる。

【００６５】また、ノズル中心Ｃｎの位置を（ｘｃ，ｙ
ｃ）とし、ノズル中心Ｃｎを通って直線Ｒｏ′に直交す
る直線を直線Ｓとすると、

【００６６】

【数１７】Ｓ；ｙ＝ａｓ・ｘ＋（ｙｃ−ａｓ・ｘｃ）と表すことができる。従って、光源２７ａから直線Ｓと
直線Ｒｏ′の交点までの距離、すわなち光源２７ａから
ノズル中心Ｃｎまでの距離Ｚｏは、

【００６７】

【数１８】Ｚｏ＝｜ｙｃ−ａｓ・ｘｃ｜／√（１＋ａｓ²）となる。

【００６８】さらに、ノズル中心Ｃｎから直線Ｒｏ′に
おろした垂線の距離Ｓｏは、上記数１７から、

【００６９】

【数１９】Ｓｏ＝｜ｙｃ＋１／ａｓ・ｘｃ｜／√｛１＋（１／ａｓ）²｝となる。

【００７０】このような受光部２８上での原点Ｏの位置
の決定、距離Ｚ，Ｚｏ及びＳｏの演算が上記ステップＳ
３３において行われる。特に説明していないが、このよ
うな処理は上記ＣＰＵ３１で行われ、求められた距離Ｚ
等のデータは、例えば、ＣＰＵ３１内のメモリに記憶さ
れて、上記部品位置検出の処理の際にＣＰＵ３１に読み
だされる。

【００７１】このように上記実装機では、照射部２７、
受光部２８及びノズル部材２１の現実の位置関係に基づ
いて受光部２８上の原点Ｏを設定するので、中心線Ｒｏ
が受部２８のラインセンサ２８ａの受光素子の配列方向
に直交するという条件が確実に満たされ、上記距離Ｌ１
等の投影幅の正確な距離検出が可能となる。また、距離
Ｚ，Ｚｏも、照射部２７等の現実の位置関係に基づいて
求められているので、信頼性が高い。しかも、ノズル中
心Ｃｎから直線Ｒｏ′におろした垂線の距離Ｓｏ、すな
わち図７に示す中心線Ｒｏに対するノズル中心Ｃｎのズ
レを求めて記憶しているので、部品位置検出の処理にお
いて、ノズル中心Ｃｎからチップ部品２０の各辺までの
距離を演算する際にはこの距離Ｓｏを加味することによ
り、ノズル部材２１が中心線Ｒｏ上にあるという条件が
現実には満たされていないような場合でも正確な部品位
置の検出が可能となる。

【００７２】従って、上記の実装機では極めて精密に補
正量ΔＸ，ΔＹ，Δθを求めることができ、その結果、
高精度の実装が達成される。

【００７３】ところで、このような処理は実装機の出荷
時もしくは工場等への設置時のみ行うようにしてもよい
が、例えば、この処理を定期的に行って上記距離Ｚ等の
データを更新的にメモリに記憶するようにすれば、実装
機自体の経時劣化等により各部の歪み等が発生した場合
であっても、そのような歪み等に応じた受光部２８上の
原点Ｏを設定し、また上記距離Ｚ等を求めることができ
る。そのため、高い部品位置検出精度を持続させること
が可能となる。

【００７４】なお、本発明の方法及びこれに用いる装置
は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更
可能である。

【００７５】例えば、上記実施形態では図７中の実線及
び二点鎖線と図８中の実線及び二点鎖線の各状態におい
てそれぞれ、受光部２８上での上記距離Ｌ１〜Ｌ４を検
出し、それに基づきノズル中心Ｃｎからチップ部品２０
の各辺までの距離ａ〜ｄを演算し、補正量を求めるよう
にしているが、予めチップ部品の寸法が知られている場
合に、図７中及び図８中の各実線の状態における受光部
２８上での距離Ｌ１，Ｌ３を検出し、それに基づいて演
算される距離ａ，ｃとチップ部品２０の長辺及び短辺の
長さとに基づいて補正量ΔＸ，ΔＹを求めるようにして
もよい。

【００７６】また、上記検知ユニット２６の照射部２７
及び受光部２８と吸着ノズル２１との位置関係として
は、必ずしも図７，図８のように中心線Ｒｏ上にノズル
中心Ｃｎが位置する必要はなく、レイアウトの都合上、
図９のようにノズル中心Ｃｎが中心線Ｒｏから片側にず
れていてもよい。この場合、受光部２８上での原点Ｏか
ら部品投影の端部までの距離が極小となる状態でのその
極小の距離Ｌ１，Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）に基づいてノズル
中心Ｃｎからチップ部品２０の各辺までの距離を演算す
る際、上記中心線Ｒｏとノズル中心Ｃｎとの間の距離Ｌ
ｏを加味すればよい。

【００７７】また、上記検知ユニット２６の照射部２７
の構成としては、図１３に示すように、中央部に位置す
る第１の光源２７ａに加え、その両側に位置する第２，
第３の光源２７ｂ，２７ｃを備え、比較的小型のチップ
部品２０を検出対象とする場合は図１３（ａ）のように
第１の光源２７ａから光を照射するが、比較的大型のチ
ップ部品２０を検出対象とする場合は図１３（ｂ）のよ
うに第２，第３の両光源２７ｂ，２７ｃから光を照射す
るようにしてもよい。このようにすれば、比較的大型の
チップ部品２０を検出対象とする場合でも、受光部２８
上での部品２０の投影の範囲は比較的小さくなるため、
受光部２８に設けるラインセンサ２８ａを短くすること
ができる。

【００７８】上記第２，第３の両光源２７ｂ，２７ｃ
は、この両光源２７ｂ，２７ｃから光を照射しても受光
部上にチップ部品の投影（いずれの光源２７ｂ，２７ｃ
からの光も遮られる部分）が生じる程度にチップ部品２
０が大きい場合に使用することとし、両光源２７ｂ，２
７ｃを使用する場合でも、前述の図６のフローチャート
に示す方法に準じ、受光部２８上での原点から投影の端
部までの距離が極小となる状態でのその距離及び回転角
を検出すれば、それに基づいて部品の位置、角度のずれ
に応じた補正量を演算することができる。

【００７９】なお、上記実施形態では、基準位置決定の
処理をダミー部品４０を用いた受光部２８における投影
幅の検知に基づいて行っているが、以下のような方法に
より行うこともできる。

【００８０】すなわち、図１４に示すように、照射部２
７と受光部２８の間に、Ｙ軸方向（同図では上下方向）
に各々移動可能で、かつノズル中心に対する先端位置を
検知可能な一対のスリット形成部材４２ａ，４２ｂを配
置して第１のスリットを形成するとともに、これよりも
受光部２８側に、同様にＹ軸方向に各々移動可能で、か
つノズル中心に対する先端位置を検知可能な一対のスリ
ット形成部材４３ａ，４３ｂを配置して第２のスリット
を形成する。また、照射部２７と受光部２８の間に、Ｙ
軸方向に移動可能で、かつノズル中心に対する先端位置
を検知可能な遮光部材４４を設ける。

【００８１】そして、先ず第１のスリットのスリット幅
が所定幅となるようにスリット形成部材４２ａ，４２ｂ
をそれぞれ移動させ、このときの受光部２８上の受光幅
を検出するとともに、スリット形成部材４２ａ，４２ｂ
の先端位置４２ａ′，４２ｂ′を求める。この際、第２
のスリット幅は第１のスリット幅より広く設定してお
き、また遮光部材４４も拡散光の外部に退避させてお
く。

【００８２】次に、受光部２８上での受光幅を狭めるこ
とのない範囲で第２のスリットのスリット幅が極小とな
る位置に各スリット形成部材４３ａ，４３ｂを移動さ
せ、このときの各スリット形成部材４３ａ，４３ｂの先
端位置４３ａ′，４３ｂ′を求める。

【００８３】すなわち、各スリット部材４２ａ，４２ｂ
の先端位置４２ａ′，４２ｂ′及び各スリット部材４３
ａ，４３ｂの先端位置４３ａ′，４３ｂ′から受光部２
８上で受光端部を形成する特定光線Ｕ１、Ｕ２の各直線
式を求めることができ、さらにこれらの直線式から光源
２７ａの位置を求めることができる。

【００８４】そして、さらに遮光部材４４を所定位置に
移動させて拡散光を遮光し、このときの受光部２８上の
受光幅を検出するとともに、遮光部材４４の先端位置４
４′を求める。そして、遮光部材４４の先端位置４４′
と光源２７ａの位置とから特定光線Ｕ３の直線式を求め
る。

【００８５】このようにして、特定光線Ｕ１〜Ｕ３の直
線式、光源２７ａの位置及び各受光幅を求めた後、以
後、同様にして上記数６以降の各数式に準じて受光部２
８上の原点Ｏを設定し、これを基準に距離Ｚ等を設定す
ることができる。なお、遮光部材４４は、必ずしもスリ
ット形成部材と別々に設ける必要はなく、スリット形成
部材のうちの一つによって兼用するようにしてもよい。
また、第１のスリットを形成する各スリット部材４２
ａ，４２ｂは可動式のもである必要は必ずしもなく、ス
リット幅を上記所定幅に固定したものであっても構わな
い。

【００８６】また、上記実施形態ではヘッドユニット５
に１本のノズル部材２１が搭載された実装機を例に説明
しているが、勿論、ヘッドユニット５に複数本のノズル
部材２１が搭載された実装機においても本願発明の方法
を用いることは可能である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、ダミー部品をノズル部材に装着して回転さ
せつつ所定のノズル回転角におけるダミー部品の投影幅
を測定し、これにより得られる投影幅データと、このと
きのノズル回転角におけるダミー部品のコーナー位置と
に基づいて受光部の基準位置を決定するので、現実の照
射部、受光部及びノズル部材等の位置関係に応じた受光
部上の基準位置を設定することができる。そのため、現
実の照射部、受光部及びノズル部材等の位置関係に応じ
た適切な部品位置検出が可能となり、これにより部品位
置検出精度が高められる。

【００８８】また、請求項２に係る発明によれば、第１
及び第２のスリット部材のスリット幅を調整しながら、
所定のスリット幅における受光部上での第１の受光幅
と、遮光部材を介在させたときの同第２の受光幅とを検
出し、これらにより得られる各受光幅データと、各スリ
ット端部の位置及び遮光部材の端部の位置とに基づいて
受光部の基準位置を決定するので、現実の照射部、受光
部及びノズル部材等の位置関係に応じた受光部上の基準
位置を設定することができる。そのため、現実の照射
部、受光部及びノズル部材等の位置関係に応じた適切な
部品位置検出が可能となり、これにより部品位置検出精
度が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一実施形態が適用される実装機
の構成を示す概略平面図である。

【図２】同概略正面図である。

【図３】検知ユニットの一例を示す要部平面図である。

【図４】同斜視図である。

【図５】実装機の制御系統を示すブロック図である。

【図６】チップ部品の位置検出の処理を含む部品実装動
作を示すフローチャートである。

【図７】チップ部品の位置検出の方法における特定段階
を示す説明図である。

【図８】上記方法における別の段階を示す説明図であ
る。

【図９】検知ユニットの照射部及び受光部とノズル部材
との位置関係についての別の例を示す説明図である。

【図１０】基準位置検出の処理を説明するフローチャー
トである。

【図１１】基準位置検出の方法における特定段階を示す
説明図である。

【図１２】基準位置検出の方法を説明する模式図であ
る。

【図１３】本発明の別の実施形態として検知ユニットの
照射部に３個の光源を配設したものにおいて、（ａ）中
央に位置する第１の光源を使用する場合と、（ｂ）両側
に位置する第２，第３の光源を使用する場合とを示す説
明図である。

【図１４】基準位置検出の他の方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

５ヘッドユニット２０チップ部品２１ノズル部材２４Ｒ軸サーボモータ２６検知ユニット２７照射部２７ａ光源２８受光部３０制御装置４０ダミー部品

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル部材に吸着されたチップ部品に対
して拡散光を照射する照射部と、上記チップ部品を挾ん
で上記照射部と対向する位置で光を受光する受光部とを
有する光学的検知手段を用い、受光部上の所定の基準位
置からのチップ部品の投影幅の検出データと、上記照射
部、受光部及びノズル部材の位置関係とに基づいてノズ
ル部材に吸着されたチップ部品の位置を検出するものに
おいて、ノズル中心に対するコーナ位置が固定的に定ま
るダミー部品をノズル部材に装着し、この状態でノズル
部材を回転させつつダミー部品の投影を測定し、上記受
光部上での特定位置から投影の一方の端部までの距離が
極小となる第１のノズル回転角における受光部上での当
該一方の端部の位置と、受光部上での特定位置から投影
の他方の端部までの距離が極小となる第２のノズル回転
角における受光部上での当該他方の端部の位置と、予め
設定された第３のノズル回転角における受光部上での投
影の端部の位置とをそれぞれ検出し、これらの投影端部
の位置データと、上記各ノズル回転角におけるダミー部
品の所定のコーナー位置とに基づき、ノズル部材と照射
部と受光部との位置関係を求めて上記受光部上の所定の
基準位置を決定することを特徴とする基準位置決定方
法。
【請求項２】ノズル部材に吸着されたチップ部品に対
して拡散光を照射する照射部と、上記チップ部品を挾ん
で上記照射部と対向する位置で光を受光する受光部とを
有する光学的検知手段を用い、受光部上の所定の基準位
置からのチップ部品の投影幅の検出データと、上記照射
部、受光部及びノズル部材の位置関係とに基づいてノズ
ル部材に吸着されたチップ部品の位置を検出するものに
おいて、照射部と受光部との間にスリット幅の調整が可
能で、かつスリット端部の位置を検知可能な第１及び第
２のスリット部材を並べて配し、上記第１のスリット部
材を所定のスリット幅に設定したときの受光部上での受
光幅を検出するとともに、この受光幅を維持した状態
で、かつスリット幅が極小となるように第２のスリット
部材のスリット幅を調整し、次に照射部と受光部との間
に先端位置を検知可能な遮光部材を介在させて拡散光を
遮光したときの上記受光部上での受光幅を検出し、上記
各受光幅データと、上記第１及び第２の各スリット両端
の位置と、上記遮光部材の先端の位置とに基づき、ノズ
ル部材と照射部と受光部との位置関係を求めて上記受光
部上の所定の基準位置を決定することを特徴とする基準
位置決定方法。