JPH0235000A - 部品装着方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品を吸着して回路基板に装着する場合
等に利用される部品装着方法に関し、特に透光材からな
る吸着ノズルを用いた部品装着方法及びその装置に関す
る。

従来の技術 従来、電子部品を回路基板に装着する際には、第９図に
示すように、部品供給部３２において装着すべき電子部
品Ｐを吸着ノズル３１で吸着し、次に吸着ノズル３１を
認識位置に移動させて認識カメラ３３で吸着した電子部
品Ｐの位置を検出し、その後吸着ノズル３１を回路基板
Ｂの部品装着位置に対向する位置まで移動させ、電子部
品Ｐの位置ずれの補正を行って回路基板Ｂ上の所定位置
に装着していた。

しかし、吸着ノズル３１で°電子部品Ｐを吸着した後回
路基板Ｂに向かって移動する途中で吸着ノズル３１を認
識位置に正確に位置決めし、吸着ノズル３１に対する電
子部品Ｐの位置認識を行った後再び吸着ノズル３１を移
動させているため、１回の部品装着動作に要する時間が
長くかかり、部品装着能率が悪いという問題があった。

そこで、本出願人は透光材から成る吸着ノズルを用いる
とともに、この吸着ノズルで吸着した電子部品の位置や
形状等を認識する認識手段を設けた電子部品装着装置を
提案した。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記従来の装着装置による部品装着において
は吸着状態の部品の位置ずれを認識手段にて認識し、そ
の位置ずれを補正して回路基板に装着しているが、部品
を装着する回路基板の部品装着位置を認識していないの
で、回路基板における回路パターンの形成誤差、装着装
置における回路基板位置決め手段に対する吸着ノズルの
位置決め誤差等のために、また装着時に例えば接着剤の
影響で位置ずれしてしまう等のために、部品が回路基板
の所定の装着位置に正確に装着されないということが起
こり得る。そのため、部品装着後、別の専用機や目視に
よって部品の装着状態を確認する工程が必要であった。

尚、吸着ノズル側にも認識カメラを配置して回路基板の
基準マーク又は装着位置を認識するようにしたものもあ
るが、この認識カメラを認識位置に正確に位置決めして
認識する動作が加わるためにさらに装着動作に要する時
間が長くなるという問題があり、かつこの場合も認識カ
メラと吸着ノズルの相対位置誤差があり、更に最終的な
部品装着状態を認識するものではないので、部品が位置
ずれして装着される可能性は皆無とはならないという問
題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、部品を所定位置に正確に装
着でき、かつ装着能率も良い部品装着方法及びそれに好
適に用い得る部品装着装置を提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、吸着ノズルで吸
着した部品を吸着ノズルを通して認識して部品の位置ず
れを検出し、次に基板上の部品装着位置を吸着ノズルを
通して認識し、部品の位置ずれを補正しかつ認識した部
品装着位置に合わせて部品を装着することを特徴とする
。

また、好ましくは吸着前に吸着ノズルを通して部品を認
識し、認識した部品位置に合わせて吸着ノズル位置を補
正し、部品を吸着する。又、部品の装着状態を吸着ノズ
ルを通して認識し、さらにその認識に基づいて装着位置
を補正する。

又、この方法を実施するのに好適な部品装着装置は、透
光材からなる吸着ノズルと、吸着ノズルを通して認識す
る認識手段と、認識手段の認識視野内の対象物に対する
自動焦点合わせ機構とを備えたことを特徴とする。又、
自動焦点合わせＪａ措は、任意に指定した領域に焦点合
わせ可能に構成されている。

作　　　用 本発明によると、吸着した状態での部品の位置ずれを認
識しておき、次に部品装着位置を直接吸着ノズルを通し
て認識し、上記位置ずれを補正しかつ認識した部品装着
位置に合わせて部品を装着するので、部品を正確に装着
することができ、しかも部品やその装着位置の認識は吸
着ノズルを通して行うので、吸着ノズルは装着動作以外
の動作を行う必要がなく、装着能率もよい。

又、吸着前に部品を認識しておいて吸着することにより
部品の最適位置を吸着できる。

また、装着状態における位置ずれを検出することによっ
て後工程での確認作業が不要となり、さらに位置ずれを
補正することによって完璧な部品装着が可能である。

また、自動焦点合わせ機構を備えた部品装着装置を用い
ると、吸着前の部品と吸着状態の部品を共に、また部品
装着位置及び部品装着状態もコントラストのある像に基
づいて正確に認識することができ、さらに任意に指定し
た９Ｉ域に焦点合ねせを行えるようにすると、焦点深度
に比べて部品の高さが高い場合にも吸着状態の部品と部
品装着位置にそれぞれ焦点を合わせることができ、正確
な部品装着が可能である。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図に基づいて説
明する。

第１図において、透光材から成る吸着ノズル１は、ノズ
ルホルダ２に保持されている。ノズルホルダ２は吸引筒
３の下端部に嵌合されるとともに、吸着すべき電子部品
Ｐの大きさに対応してワンタッチで交換できるように弾
性係止具４にて係止されている。吸引筒３の上端部は透
光板５にて遮蔽されて吸引室６が区画されるとともに、
その周側壁に周方向に適当間隔おきに複数の吸引量ロア
が形成されている。８は透光板５の固定ナツトである。

吸引筒３の上端部は回転筒１０の下端部に嵌合されると
ともに、吸引室６内が汚れた時に簡単に交換できるよう
に弾性係止具９にて係止されている。回転筒ＩＯはその
上部と下部の外周に配置された軸受１１ａ、ｌｌｂを介
して可動体１２に設けられた支持筒部１３にて回転自在
に支持されている。

吸引筒３の外周には可動体１２に設けられた吸引外筒１
４が嵌合している。吸引外ｒｆＪ１４の内周には、吸引
量ロアに対向して環状溝１５が形成され、この環状溝１
５に図示しない吸引手段が接続される吸引口１６が開口
されている。又、吸引筒３外周の吸引量ロアの両側にシ
ール用のＱ　ＩＪソング７ａ、１７ｂが配置されている
。

透光板５の吸引室６側の表面に近接して吸引筒３に周方
向に適当間隔おきに複数の通孔１Ｂが形成され、吸引外
筒１４にはこれら通孔１８に対向するようにその一側部
に空気吹込みロエ９が、他側部に空気吸込み口２０が形
成され、透光板５の表面に沿ってエアカーテンを形成す
るように構成されている。

回転筒１０の上端部には、プーリ２１が固定され、図示
しない駆動源にて回転駆動される。又、可動体１２は図
示しない部品供給部と所定位置に固定された回路基板と
の間で移動可能でかつ昇降可能な移動テーブル２２に設
けられたガイド２３に沿って適当範囲にわたって上下に
可動にかっばね２４にて弾性的に支持されている。

２５は、回転筒２０の上方に同一軸心状態で配置された
認識カメラであり、その光学系鏡筒２６がモータ２８に
て駆動される送りねじ機構２７にて光軸方向に位置調整
可能に構成され、認識カメラ２５に内蔵された周知の合
焦検出手段と結合されて自動焦点合わせ機構２９を構成
している。

なお、第１図の図示例では、鏡筒２６を移動させて焦点
合ねせを行う例を示したが、第２図に示すように、認識
カメラ２５を送りねし機構２７とモータ２８にて光軸方
向に移動させるようにしてもよい。

次に、動作を説明する。まず、第３図又は第４図に示す
ように、吸着ノズル１を部品供給部の吸着位置の上方の
所定位置に対向位置させ、認識カメラ２５にて透光材か
ら成る吸着ノズル１及び透光板５を通して吸着位置の電
子部品Ｐの形状と位置を認識する。このとき、自動焦点
合わせ機構２９によって認識カメラ２５の焦点Ｆは電子
部品Ｐの上端面上に焦点が合わされ、高いコントラスト
で電子部品Ｐの形状が認識され、その中心位置が晴度良
く検出される。なお、電子部品Ｐの認識した形状が不適
正な形状となっている場合には、吸着動作には入らず、
そのまま次の電子部品Ｐを吸着位置に送り込み、再びそ
の形状と位置を認識カメラ２５にて認識する。尚、第３
図は電子部品Ｐとして、背が低く両側部に電極を有する
チップ部品の例を、第４図は背が高く下端に複数の端子
を有する電子部品の例を示している。

次に、移動テーブル２２が下降して吸着ノズル１にて電
子部品Ｐを吸着する。この下降時に、認識した電子部品
Ｐの中心位置に吸着ノズル１の軸心が一致するように吸
着ノズル１の位置が調整され、電子部品Ｐをその最適位
置で吸着する。電子部品Ｐを吸着すると、移動テーブル
２２が再び上昇した後、水平移動して吸着ノズル１にて
Ｖ＆着した電子部品Ｐを回路基板Ｂの所定の装着位置の
上方に位置させる。この移動中に吸着した電子部品Ｐの
位置を認識カメラ２５にて正確に認識する。

このときも、自動焦点合わせ機構２９により吸着された
電子部品Ｐの上端面に焦点Ｆが合わせされてコントラス
トのある像に基づいて正確に位置認識される。こうして
吸着ノズル１の軸心に対する電子部品Ｐの水平方向の偏
心量及び電子部品Ｐの装着姿勢に対する傾き角θが検出
される。その補正は移動テーブル２２の水平移動量の補
正とプーリ２１の回転によって行うことができる。

次に、第５図（、，１）に示すように、電子部品Ｐを吸
着した吸着ノズル１が回路基板Ｂの部品装着位置の上方
に位置すると、第５図（ｂ）に示すように、焦点合わせ
領域を軸心部の領域Ａｔから電子部品Ｐから離れた領域
Ａ２に変更することによって焦点を回路基板Ｂの上面に
合わせ、電子部品Ｐを装着すべき回路基板Ｂの電極りの
位置を認識カメラ２５にて認識し、その位置ずれ量を検
出する。その後、検出した位置ずれ量を移動テーブル２
２とプーリ２１にて補正しながら、移動テーブル２２が
下降するごとによって電子部品Ｐの端子Ｓが回路基板Ｂ
の電極り上に正確に位置決めされて装着される。

こうして、第６図（ａ）に示すように、電子部品Ｐを装
着した状態で、第６図（ｂ）に示すように、焦点合わせ
領域を電子部品Ｐの側部の領域Ａ３に設定することによ
って、電子部品Ｐの端子Ｓと回路基板Ｂの電極ｔの接合
部を認識カメラ２５にて認識し、電子部品Ｐの装着状態
を確認する。ここで、もし装着状態が適正でなければ、
電子部品Ｐを吸着した状態で吸着ノズルｌを移動させて
位置補正し、適正な装着状態にする。

以上の動作を繰り返すことによって回路基板Ｂ上の電子
部品装着位置に順次に適正な電子部品Ｐが能率的に装着
される。

以上の説明では、電子部品Ｐとして一対の電極又は端子
Ｓを有するものを例示したが、第７図に示すように、Ｉ
Ｃ部品等、２方向又は４方向に複数のリード「が突出し
ている大型の電子部品Ｐを装着する場合にも適用できる
ことは言うまでもない。この場合、電子部品Ｐの装着状
態を認識する際、各リードｒとそれに対応して回路基板
Ｂに形成された電極ｔとの対応関係を順次検出して行く
のが好ましい。その検出方法としては、各リードｒと電
極ｔの接合部のパターンとして、第８図（ａ）のような
パターンを標準モデルとして記憶させておき、各リード
ｒについて順次パターンを検出して第８図（ｂｌ〜（ｄ
）のようなパターンが存在した場合には不適正な装着状
態として検出するようにすればよい。

発明の効果 本発明によれば、吸着ノズルで吸着した状態の部品を認
識して部品の位置ずれを検出しておき、次に部品装着位
置を吸着ノズルを通して認識し、上記位置ずれを補正し
かつ認識した部品装着位置に合わせるように部品を装着
するので、部品を正確に部品装着位置に装着することが
でき、しかも部品やその装着位置の認識は吸着ノズルを
通して行うので、吸着ノズルは装着動作以外の動作を行
う必要がなく、装着能率もよい。

また、吸着前に吸着ノズルを通して部品を認識すること
によって部品の最適位置を吸着でき、吸着失敗等を生じ
ず、かつ不適正な部品を吸着することもなく、−層稼働
率が向上する。

また、装着状態における位置ずれを検出することによっ
て後工程での確認作業が不要となり、さらに位置ずれを
補正することによって完璧な部品装着が可能である。

また、自動焦点合わせ機構を備えた部品装着装置を用い
ると、吸着前の部品と吸着状態の部品を共に、また部品
装着時にその位置もコントラストのある像に基づいて正
確に認識することができ、さらに任意に指定した領域に
焦点合わせを行えるようにすると、焦点深度に比べて部
品の高さが高い場合にも吸着状態の部品と部品の装着位
置にそれぞれ焦点を合わせることができ、正確な部品装
着が可能である等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例を示し、第１図は装
着ヘッド部の縦断正面図、第２図は自動焦点合わせ機構
の別の変形構成例を示す一部断面正面図、第３図及び第
４図は種類の異なった部品についての部品吸着前の状態
を示す斜視図、第５図は部品装着前の状態を示し、同図
（ａ）は縦断面正面図、同図（ｂｌは平面図、第６図は
部品装着時の状態を示し、同図（ａ）は縦断正面図、同
図（ｂ）は平面図、第７図はさらに別の種類の部品の装
着時における認識状態の平面図、第８図（ａ）〜（ｄ）
は検出パターンを示す図、第９図は従来の装着動作を示
す斜視図である。 １・・・・・・吸着ノズル、２５・・・・・・認識カメ
ラ、２９・・・・・・自動焦点合わせ機構、Ｐ・・・・
・・電子部品、Ｂ・・・・・・回路基板。 代理Ｍｕ弁理士　粟野　重厚　はか１名第 図 第 図 第 図 Ｂ−・回路基砒 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸着ノズルで吸着した部品を吸着ノズルを通して
   認識して部品の位置ずれを検出し、次に基板上の部品装
   着位置を吸着ノズルを通して認識し、部品の位置ずれを
   補正しかつ認識した部品装着位置に合わせて部品を装着
   することを特徴とする部品装着方法。
2. （２）吸着前に吸着ノズルを通して部品を認識し、認識
   した部品位置に合わせて吸着ノズル位置を補正し、部品
   を吸着する請求項１記載の部品装着方法。
3. （３）部品の装着状態を吸着ノズルを通して認識する請
   求項１又は２記載の部品装着方法。
4. （４）装着状態の認識に基づいて部品の装着位置ずれを
   補正する請求項３記載の部品装着方法。
5. （５）透光材からなる吸着ノズルと、吸着ノズルを通し
   て認識する認識手段と、認識手段の認識視野内の対象物
   に対する自動焦点合わせ機構とを備えたことを特徴とす
   る部品装着装置。
6. （６）自動焦点合わせ機構は、任意に指定した領域に焦
   点合わせ可能に構成されている請求項５記載の部品装着
   装置。