JPH03214698A - 部品実装装置 - 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］ 本発明は吸着ノズルを用いてプリント基板に部品を搭載
する装置に関するものである。

［従来の技術］ プリント基板に電子部品を搭載するには吸着ノズルに吸
着された部品の姿勢を正しく整えておく必要があり、そ
のために特開昭６３−１２９６９７号公報あるいは特開
昭６３−１２９７００号公報には、吸着ノズルによって
吸着された部品にバックライト照明を当て、この照明に
よる映像を画像処理して部品の姿勢を把握すると共に、
基準姿勢、基準位置からのずれ貴を算出してこのずれ補
正を行なう部品実装装置が開示されている。そして、部
品の姿勢ずれが認識された場合には吸着ノズルを旋回し
て部品の姿勢補正が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ このような姿勢補正のための吸着ノズルの旋回補正は部
品実装速度を高めるために高速度で行われるが、吸着ノ
ズルの旋回速度が高速になると吸着されている部品が加
速度によって旋回方向へ位置ずれするおそれがある。こ
のような位置ずれが生じると基板に対する部品の正確な
搭載ができなくなる。

本発明は吸着ノズルの高速旋回補正に起因する部品の姿
勢ずれが生じた場合にもこれを補正し得る部品実装装置
を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、旋回可能に支持された吸着ノズ
ルによって吸着された部品の姿勢を画像処理によって認
識すると共に、予め設定された基準姿勢と検出姿勢との
比較に基づいて部品の姿勢ずれを検出する第１の認識手
段と、第１の認識手段の検出結果に基づいて吸着ノズル
の旋回位置を補正する第１の補正手段と、第１の補正手
段によって旋回位置補正を受けた吸着ノズルによって吸
着された部品の姿勢を画像処理によって認識すると共に
、予め設定された基準姿勢と検出姿勢との比較に基づい
て部品の姿勢ずれを検出する第２の認識手段と、第２の
認識手段の検出結果に基づいて吸着ノズルの旋回位置を
補正する第２の補正手段とを備えた部品実装装置を構成
した。

［作用］ 旋回可能な吸着ノズルに吸着保持された部品は第１の認
識手段によって姿勢ずれ量を検出され、姿勢ずれがある
場合には部品の姿勢が第１の補正手段によって補正され
る。次いで、部品が第２の認識手段によって姿勢ずれ量
を検出され、姿勢ずれが依然として存在する場合には部
品の姿勢が第２の補正手段によって補正される。従って
、第１の補正手段による吸着ノズルの旋回速度を高速に
した場合の旋回加速度に起因する部品の姿勢ずれが第２
の補正手段によって補正解消される。第２の補正手段に
よる補正量は同然のことながら僅かであって旋回加速度
の作用期間は短く、第２の補正手段の旋回補正に起因す
る姿勢ずれは生じない。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図に示す１は基板載置用のテーブルであり、テーブ
ル１は図示しない駆動装置によってＸ−Ｙ２軸方向へス
ライド配置可能である。テーブルｌの側方には電子部品
供給用のテープ２が間欠走行するように配設されており
、テープ２上の電子部品Ｗが図示しない供給装置によっ
て所定位置Ｐ１へ順次供給されるようになっている。テ
ーブル１は制御コンピュータＣの制御を受け、テーブル
１上の基板３における電子部品搭載領域が所定位置Ｐ，
へ移動配置されるようになっている。

第２図に示すようにテーブル１の上方には電子部品Ｗを
基板３上に搭載するための部品実装装置４が配設されて
いる。５は間欠回転する駆動軸であり、駆動軸５の周囲
には複数本のガイド軸６（本実施例では１６本）が等間
隔かつ駆動軸５と平行に配列されており、ガイド軸６は
駆動軸５の回転に伴って駆動軸５を中心とする円周軌道
上を一体的に周回する。各ガイド軸６は円筒７によって
包囲されており、円筒７の外周面にはカム溝７ａが形成
されている。

各ガイド軸６にはスライダ８が嵌合されており、スライ
ダ８には吸引管９及びノズル支持機構１０，１０Ｘが連
結されている。吸引管９及びノズル支持機構１０，ＩＯ
Ｘはガイド軸６の本数分、即ち１６個存在し、各吸引管
９は図示しない吸引装置に接続されている。第２，４図
に示すようにノズル支持機構１０，ＩＯＸには複数本の
吸着ノズル（本実施例では６本）ＩＩＡ，ＩＩＢ，ＩＩ
Ｃ，１１Ｄ，ＩＩＥ，ＩＩＦが旋回可能かつ公転可能に
第４図に示す円周軌道Ｃ１上に配列支持されており、ノ
ズル支持機構１０，ＩＯＸに支持された複数本の吸着ノ
ズルＩＩＡ〜１１Ｆと吸引管９とがスライダ８を介して
連通可能である。ノズル支持機構１０，ＩＯＸにはカム
フォロア１０ａが取り付けられており、このカムフォロ
ア１０ａがカム溝７ａに嵌入されている。駆動軸５が回
転するとノズル支持機構１０，ＩＯＸが一体的に駆動軸
５の周囲を周回するが、この周回に伴ってカム溝７ａと
カムフォロア１０ａとのカム作用によってノズル支持機
構１０，１０Ｘ及び吸引管９がガイド軸５に沿って上下
動する。

各ノズル支持機構１０，ＩＯＸは駆動軸５の間欠回転に
伴って第４図に示す円周軌道Ｃ２上を間欠移動し、第１
図に示すように各ノズル支持機構１０，ＩＯＸの配列ピ
ッチ間隔を置いた所定位置Ｐｌｌ　　Ｑ２，Ｑ３，Ｐ４
．Ｐδ，Ｐ８１Ｐ？！ｑ　８　　ツ　　Ｐ９　　＋　　
　Ｑ＋ｏ＋　　　Ｑ＋＋　ツ　　Ｑ　　＋２＋　　　Ｐ
　　１３＋　　　Ｐ　　１４＋Ｐ　ＩＬ　　Ｑ　ｌｅに
停止する。第２図の右側のノズル支持機構１０の位置は
所定位置Ｐ１に対応し、左側のノズル支持機構１０の位
置は所定位置Ｐ９に対応する。

第２図に示すように各ノズル支持機構１０，１０Ｘの筒
状カバ−１０ｂの外周面には歯部１０ｃが刻設されてお
り、各ノズル支持機構１０，ｔｏＸには回り止め用爪１
９が揺動可能に支持されている。回り止め用爪１９は常
には引っ張りばね２０によって歯部１０ｃに係合し、吸
着ノズル群１１Ａ〜ＩＩＦの公転を阻止している。

第１，４図に示すように所定位置Ｐ４の近傍には第１の
カメラ１２が配設されており、所定位置Ｐｅの近傍には
第２のカメラ１３が配設されている。第３，４図に示す
ように所定位置Ｐ４上に配置されたノズル支持機構１０
Ｘの吸着ノズル１１Ａ〜ＩＩＦの公転軌道Ｃ１の周囲に
は複数の反射鏡１４（本実施例では３つ）が配設されて
おり、光源ランプｌ５の投光が光ファイバーＮ６を経由
して反射鏡１４に当たり、この反射光が第１，２図に矢
印Ｑで示すようにノズル支持機構１０の下端に取り付け
られた半透明の光拡散板１７に向がう。光拡散板１７の
背面にはアルミニウム等の反射係数の高い金属を蒸着し
て光反射層１７ａが形成されており、光反射層１７ａか
らの反射光Ｒが拡散されて所定位置Ｐ，上のノズル支持
機構１０Ｘ直下の鏡１８を介して第１のカメラ１２に向
かう。即ち、光拡散板１７及び光反射層１．　７　ａか
らの反射光Ｒは電子部品Ｗのバックライト照明光となり
、第１のカメラ１２は吸着ノズルＩＩＡに吸着保持され
た電子部品Ｗの映像を鏡１８を介して捉え、第１図に示
す制御コンピュータＣは第１のカメラ１２から得られる
画像情報に基づいて電子部品Ｗの姿勢、形状及び位置を
把握する。

制御コンピュータＣには電子部品Ｗの基準姿勢情報、基
準形状情報及び基準位置情報が予め入力設定されており
、制御コンピュータＣは第１のカメラ１２によって把握
された電子部品Ｗの姿勢、形状及び位置の各検出情報と
基準情報とを比較する。この比較によって制御コンピュ
ータＣは電子部品Ｗの基準姿勢に対する検出姿勢のずれ
量Δθ１の算出、形状良否の判定及び基準位置に対する
検出位置のずれ量ΔＸ１の算出を遂行する。

駆動軸５が１ピッチ駆動すると、ノズル支持機構１０Ｘ
が所定位置Ｐ５へ周回配置される。第５図に示すように
所定位置Ｐ５に周回配置されたノズル支持機構１０Ｘの
側方には軸２１が回転可能かつ上下にスライド可能に支
持されており、軸２ｌは正逆転可能なモータ２２によっ
て回転駆動されるようになっている。軸２１の下端には
クラッチ部材２１ａが止着されており、軸２１は押圧ば
ね４４によって常には下方へ付勢されている。軸２１は
押圧ばね４４の作用によって常時制御レバー２３と当接
・しており、制御レバー２３の上下位置変位によってク
ラッチ部材２１ａが電子部品Ｗを吸着保持している吸着
ノズルＩＩＡの上端と接離可能である。又、ノズル支持
機構１０Ｘの回り止め用爪１９の直上には回り止め解除
レバー２４が制御レバー２３と連動するように配設され
ており、クラッチ部材２１ａと吸着ノズル１］．Ａとが
当接した状態では回り止め用爪１９が歯部１０ｃから外
れ、吸着ノズル群１１Ａ〜ＩＩＦが公転可能になる。

モータ２２はクラッチ部材２　１．　ａと吸着ノズル１
１Ａとが当接した状態のときに駆動され、制御コンピュ
ータＣは電子部品Ｗの姿勢に関するずれ量Δθ１を解消
するようにモータ２２を正転あるいは逆転駆動する。こ
れにより吸着ノズル１１Ａが旋回し、吸着ノズルｌｌＡ
に吸着保持されている電子部品Ｗの姿勢補正が行われる
。即ち、軸２１、クラッチ部材２１ａ１モータ２２及び
制御レバー２３は第１のノズル旋回補正機構２５を構成
する。

又、制御コンピュータＣは電子部品Ｗの位置に関するず
れ量ΔＸ１を解消するようにテーブル１のＸ−Ｙ２軸方
向の駆動を指令し、テーブル１上の基板３の電子部品搭
載領域の配置補正が行われる。

吸着ノズル１１Ａを高速旋回すると、吸着保持されてい
る電子部品Ｗが旋回加速度によって吸着ノズルＩＩＡに
対する最初の吸着保持位置からずれ、第１のノズル旋回
補正機構２５によって電子部品Ｗの姿勢補正を行なった
にも関わら５ず電子部品Ｗの姿勢が依然として基準姿勢
位置からずれる場合がある。本実施例では以下の処理に
よって旋回加速度に起因する不十分な姿勢補正を補償す
る１１ ことができる。

第１のノズル旋回補正機構２５による吸着ノズルＩＩＡ
の旋回補正後、駆動軸５が１ピッチ駆動すると、ノズル
支持機構１０Ｘが所定位置Ｐ６へ周回配置される。所定
位置Ｐ６へ周回配置されたノズル支持機構ｌＯｘの下方
には所定位置Ｐ４におけるバックライト照明用の投光系
１４，１５．１６と同様の投光系が配設されており、こ
の投光系からの投射光に基づいて第２のカメラ１３が電
子部品Ｗの映像を捉える。制御コンピュータＣは第２の
カメラ１３から得られる画像情報に基づいて電子部品Ｗ
の姿勢、形状及び位置を把握し、第２のカメラ１３によ
って把握された電子部品Ｗの姿勢、形状及び位置の各検
出情報と基準情報とを比較する。この比較によって制御
コンピュータＣは電子部品Ｗの基準姿勢に対する検出姿
勢のずれ量Δθ２の算出、形状良否の判定及び基準位置
に対する検出位置のずれ量ΔＸ２の算出を遂行する。

駆動軸５が１ピッチ駆動すると、ノズル支持機構１０Ｘ
が所定位置Ｐ７へ周回配置される。第６１２ 図に示すように所定位置Ｐ７に周回配置されたノズル支
持機構１０Ｘの側方には第１のノズル旋回補正機構２５
と同様の第２のノズル旋回補正機構２６及び回り止め解
除レバー２７が配設されており、制御コンピュータＣは
電子部品Ｗの姿勢に関するずれ量Δθ２を解消するよう
に第２のノズル旋回補正機構２６のモータ２８を正転あ
るいは逆転駆動する。これにより吸着ノズルＩＩＡが旋
回し、吸着ノズルＩＩＡに吸着保持されている電子部品
Ｗの姿勢補正が行われる。又、制御コンピュータＣは電
子部品Ｗの位置に関するずれ量Δｘ２を解消するように
テーブル１のＸＹ２軸方向の駆動を指令し、テーブル１
上の基板３の電子部品搭載領域の配置補正が行われる。

第１のノズル旋回補正機構２５によって姿勢補正された
電子部品Ｗの姿勢を第２のカメラｌ３によって再度探り
、制御コンピュータＣによって姿勢ずれ量Δθ２を再度
検出すると共に、第２のノズル旋回補正機構２６によっ
てこの姿勢ずれ補正を行なう場合にも吸着ノズル１１Ａ
の旋回に起因ｌ３ する加速度は生じる。しかしながら、第１のノズル旋回
補正機構２５による吸着ノズルＩＩＡの旋回速度が高速
とはいえ、この場合の旋回加速度に起因する電子部品Ｗ
の姿勢ずれ量Δθ２は旋回補正前の姿勢ずれ量Δθ１に
比べれば微小である。

即ち、第２のノズル旋回補正機構２６による吸着ノズル
１１Ａの旋回速度が第１のノズル旋回補正機構２５によ
る吸着ノズル１ｌＡの旋回速度と同程度に高速である場
合にも、第２のノズル旋回補正機構２６による加速期間
が第１のノズル旋回補正機構２５による加速期間に比し
て僅かであり、それ故に吸着ノズル１１Ａの第２回目の
旋回補正に起因する電子部品Ｗの姿勢ずれは生じない。

従って、所定位置Ｐ７において旋回補正された電子部品
Ｗの姿勢は高速にも関わらず高精度で基準姿勢に補正さ
れる。これにより電子部品Ｗの姿勢補正を高精度で達成
しつつ所定位置Ｐ１における電子部品吸着から所定位置
Ｐ，における電子部品搭載までの時間短縮化、即ち電子
部品実装速度を速めることができる。

１４ 第１の認識手段となるカメラ１２及び第２の認識手段と
なるカメラ１３を併用する本発明では、両カメラ１２．
１３の視野（即ち、倍率）に差を付けることによって姿
勢補正可能な電子部品Ｗの大きさの範囲を大幅に拡げ得
るという利点がある。

即ち、第１のカメラ１２の倍率を第２のカメラ１３の倍
率よりも小さくすることによって第１のカメラ１２の視
野を第２のカメラ１３の視野よりも大きくしておけば、
大きな電子部品Ｗも第１のカメラ１２で捉えられる。電
子部品Ｗが大きい場合には第２のカメラｌ３によって捉
えられる電子部品Ｗの画像が部分像となることもあるが
、部分像でも姿勢ずれ検出には支障ない。又、電子部品
Ｗが小さい場合には第１のカメラ１２によって捉えられ
る画像がかなり小さくなることもあり、このような場合
には姿勢ずれ検出精度は低下する。

そのため、第１のノズル旋回補正機構２５による姿勢補
正は大まかとなる。しかしながら、視野の小さい第２の
カメラｌ３によって捉えられる電子部品Ｗの画像は大き
く、その姿勢ずれ検出精度は１５ 高い。従って、第１のノズル旋回補正移行２５によって
大まかに補正された電子部品Ｗの姿勢は第２のノズル旋
回補正機構２６によって高い精度で補正される。又、第
１のノズル旋回補正機構２５による姿勢補正が大まかと
はいえ補正された姿勢が基準姿勢にかなり近づいている
ために第２のノズル旋回補正機構２６による姿勢はやは
り短時間で済み、第２のノスル旋回補正機構２６の姿勢
補正に伴う旋回加速度に起因する電子部品Ｗの姿勢ずれ
は生じない。

なお、所定位置Ｐ４．Ｐ８で電子部品Ｗの形状不良が把
握された場合には所定位置Ｐ９における電子部品搭載は
行われず、所定位置ＰＩ３で廃棄される。

所定位置ＰＩ４に周回配置されたノズル支持機構１０，
ＩＯＸの側方には第７図に示すようにノズル選択用モー
タ２９、軸３０、歯車列３１，３２．３３からなるノズ
ル選択機構３４が配設されており、ノズル支持機構１０
，ＩＯＸの歯部１０ｃと歯車３３とが噛合及び離間可能
である。又、ノズ１６ ル支持機構１０，ＩＯＸ上の回り止め用爪１９の直上に
は回り止め解除レバー３５が歯車３３の接離に連動する
ように揺動可能に支持されており、歯車３３と歯部１０
ｃとが噛合した状態では回り止め用爪１９が歯部１０ｃ
から外れる。これにより吸着ノズル群１１Ａ〜ＩＩＦが
モータ２９の駆動によって公転する。モータ２９は制御
コンピュータＣの制御を受け、制御コンピュータＣは所
定位置Ｐｌ４上の吸着ノズル群１１Ａ−１１Ｆによって
吸着される予定の電子部品の種類に適合する吸着ノズル
を吸着ノズル群１１Ａ〜ＩＩＦの公転軌跡Ｃ１上の吸着
位置に公転配置するようにモータ２９を駆動制御する。

所定位置Ｐｌ５に周回配置されたノズル支持機構１０，
ＩＯＸの側方には第８図に示すように軸３６が回転可能
かつ上下にスライド可能に支持されており、軸３６はモ
ータ（図示略）によって回転駆動されるようになってい
る。軸３６の下端にはクラッチ部材３６ａが止着されて
おり、軸３６は押圧ばね３８によって常には下方へ付勢
されていｌ７ る。軸３６は押圧ばね３８の作用によって常時制御レバ
ー３９の一端と当接しており、制御レバー３９の上下位
置変位によってクラッチ部ｔＨ４　３　６　ａがノズル
選択機構３４によって選択された吸着ノズル（図示の場
合には１１Ａ）の上端と接離可能である。又、ノズル支
持機構１０，ＩＯＸの回り止め用爪１９の直上には回り
止め解除レバー４０が制御レバー３９と連動するように
配設されており、クラッチ部材３６ａと吸着ノズルＩＩ
Ａとが当接した状態では回り止め用爪１９が歯部１０ｃ
から外れ、吸着ノズル群１１Ａ〜ＩＩＦが公転可能にな
る。

制御レバー３９の他端には軸４１が連結されており、ク
ラッチ部Ｈ　３　６　ａの側方には位置決めレバー４２
が配設されていると共に、位置決めレバー４２の一端に
は原点位置決め用爪４２ａが止着されている。位置決め
レバー４２の他端は引っ張りばね４３によって軸４１に
常時当接しており、制御レバー３９が軸３６を押し下げ
ると原点位置決め用爪４２ａが下動し、吸着ノズル１１
Ａ上端１８ の凹部１１ａに嵌まり込み可能である。前記モータはク
ラッチ部材３６ａと吸着ノズル１１Ａとが当接した状態
のときに駆動され、凹部１１ａと原点位置決め用爪４２
ａとが対向すると原点位置決め用爪４２ａが凹部１１ａ
に嵌まり込み、吸着ノズルＩＩＡの旋回位置が原点位置
に保持される。

原点位置に旋回配置された吸着ノズルＩＩＡを含むノズ
ル支持機構が所定位置Ｐ＋に公転配置されると吸着ノズ
ル１］．Ａによる電子部品Ｗの吸着が行われ、以後前記
と同様に姿勢検出に基づいて姿勢補正が行われる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明は、部品の姿勢検出を２度行
なって姿勢ずれ補正を繰り返すようにしたので、第１回
目の吸着ノズルの旋回補正の加速度に起因する姿勢ずれ
補正不良を第２回目の短時間の旋回補正によって解消す
ることができ、実装速度を高めつつ部品搭載を確実に遂
行し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

１９ 第 図面は本発明を具体化したー実施例を示し、第１図は略
体平面図、第２図は側面図、第３図はバックライト照明
系の側断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５
図は第１のノズル旋回機構を示す側面図、第６図は第２
のノズル旋回機構を示す側面図、第７図はノズル選択機
構を示す側面図、第８図は吸着ノズルの旋回原点を位置
決めする機構の側面図である。 第１の認識手段を構成する第１のカメラ１２及び制御コ
ンピュータＣ、第１の補正手段としての第１のノズル旋
回補正機構２５、第２の認識手段を構成する第２のカメ
ラ１３及び制御コンピュータＣ、第２の補正手段として
の第２のノズル旋回補正機構２６。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　旋回可能に支持された吸着ノズル（１１Ａ〜１１Ｆ
   ）によって吸着された部品（Ｗ）の姿勢を画像処理によ
   って認識すると共に、予め設定された基準姿勢と検出姿
   勢との比較に基づいて部品の姿勢ずれを検出する第１の
   認識手段（１２，Ｃ）と、 第１の認識手段（１２，Ｃ）の検出結果に基づいて吸着
   ノズル（１１Ａ〜１１Ｆ）の旋回位置を補正する第１の
   補正手段（２５）と、 第１の補正手段（２５）によって旋回位置補正を受けた
   吸着ノズルによって吸着された部品（Ｗ）の姿勢を画像
   処理によって認識すると共に、予め設定された基準姿勢
   と検出姿勢との比較に基づいて部品（Ｗ）の姿勢ずれを
   検出する第２の認識手段（１３，Ｃ）と、 第２の認識手段（１３，Ｃ）の検出結果に基づいて吸着
   ノズルの旋回位置を補正する第２の補正手段（２６）と
   を備えたことを特徴とする部品実装装置。 ２　第１の認識手段（１２）の視野と第２の認識手段（
   １３）の視野とに差を持たせたことを特徴する特許請求
   の範囲第１項に記載の部品実装装置。