JPH0645794A - 電子部品吸着ノズルの位置ずれ検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動テーブルに一体的に組み付けられたカメ
ラとノズルのセンターの位置関係の変動を検出できる電
子部品吸着ノズルの位置ずれ検出装置及び検出方法。 【構成】 移動テーブル１を駆動してヘッド４を可動子
３２の上方に位置させてノズル６を可動子３２の嵌入孔
３３に嵌入させた後、カメラ３により嵌入孔３３を観察
してその位置を検出することにより、カメラ３とノズル
５のＸＹ方向の距離を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品吸着ノズルの位
置ずれ検出装置及び検出方法に係り、詳しくは、移動テ
ーブルに電子部品吸着ノズルを備えたヘッドとカメラを
一体的に組み付けて、電子部品を基板の所定の座標位置
に搭載する電子部品実装装置における電子部品吸着ノズ
ルの位置ずれ検出装置及び検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を基板に移送搭載する電子部品
実装装置として、例えば特開平２−３６５９９号公報に
開示されたものが広く実施されている。

【０００３】この種電子部品実装装置では、電子部品を
ノズルに真空吸着して基板に搭載するヘッドと、基板上
の電極や位置基準マークなどの位置を検出するカメラは
同一の移動テーブルに一体的に組み付けられており、カ
メラの光軸とノズルのセンターのＸ方向及びＹ方向の相
対的な距離は、オフセット距離として予め制御用コンピ
ュータのメモリに登録されている。このオフセット距離
は、ヘッドやカメラを移動テーブルに組み付けた後、計
測手段により光軸やノズルセンターの位置を計測して求
められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら長時間装
置を運転する間に、部品の熱膨張やがたの発生などのた
めに、ノズルのセンターとカメラの光軸の距離が変動
し、電子部品を基板に搭載する精度が次第に悪くなると
いう問題点があった。

【０００５】したがって本発明は、ノズルとカメラの位
置関係を簡単正確に求めることができる電子部品吸着ノ
ズルの位置ずれ検出装置及び検出方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、ヘ
ッド及びカメラの移動路の下方に配設された台座にＸＹ
方向にスライド自在な可動子載置している。そしてこの
可動子にヘッドのノズルが嵌入する嵌入孔を形成したも
のである。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、ヘッドを可動子の上方に位
置させて、ノズルを可動子の嵌入孔に嵌入させた後、カ
メラにより嵌入孔の位置を検出することにより、カメラ
とノズルのＸＹ方向の相対的な距離を求めることができ
る。

【０００８】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【０００９】図１は電子部品実装装置の斜視図である。
１は移動テーブルであり、互いに直交するＸテーブル１
ＡとＹテーブル１Ｂから成っている。Ｙテーブル１Ｂの
先端部には、カメラ３とヘッド４が一体的に組み付けら
れている。７はカメラ３に一体的に装着されたリング状
の光源である（図２も参照）。ヘッド４は電子部品１０
を真空吸着するノズル５を有している。

【００１０】基板搬送用コンベヤ１１の途中には、基板
１３をクランプして位置決めするクランパ１２が設けら
れている。コンベヤ１１の一方の側部にはテーブル１４
が設置されており、このテーブル１４上には、電子部品
１０が収納されたトレイ１５と、電子部品１０の位置ず
れを検出する観察装置１６が設けられている。この観察
装置１６は、電子部品１０が載置されるステージ１７
と、このステージ１７上に載置された電子部品１０を観
察するカメラ１８から成っている。カメラ３は、基板１
３の隅部に形成された位置規準マークＡ，Ｂを観察する
ことにより基板１３の位置を検出し、また電極１９を観
察することにより電子部品１０の搭載位置を検出する。

【００１１】コンベヤ１１の他方の側部には第２のテー
ブル２１が設置されている。このテーブル２１上には、
ノズルストッカ２２が設けられている。このノズルスト
ッカ２２には、複数種のノズル５と、ノズル５とほぼ同
様の形状を有する治具ノズル６が収納されている。電子
部品１０の品種に応じてノズル５を交換するために、ヘ
ッド４はノズルストッカ２２の上方へ到来し、そこでノ
ズル５が上下動することにより、ノズル５の自動交換が
行われる。

【００１２】またテーブル２１の側部には、ノズル５の
位置ずれ検出装置３０が設けられている。図３はこの位
置ずれ検出装置３０の断面図、図５は平面図である。３
１はテーブル２１上に設置された有底箱形の台座であ
り、その内部には円板形の可動子３２がＸＹ方向にスラ
イド自在に載置されている。この可動子３２の上面中央
には、ノズル５の下端部が嵌入する嵌入孔３３が形成さ
れている。図２に示すように、ノズル５の下端部５ａは
一般に先細テーパ状となっており、したがってこの嵌入
孔３３は下端部５ａが合致するようにすりばち状に穿孔
されている。

【００１３】台座３１の底部には孔部３４が開孔されて
おり、この孔部３４には接続具３５によりチューブ３６
が接続されている。このチューブ３６は可動子３２の固
定手段としての空気の吸引装置３７に接続されており、
その途中にはオンオフ切替バルブ３８が設けられてい
る。常時は、可動子３２は台座３１の底面上をスライド
自在であるが、チューブ３６を通して真空吸引すると可
動子３２は台座３１の底面上に吸着されて固定され、真
空吸引状態を解除すると再びスライド自在となる。

【００１４】上述のように、ヘッド４のノズル５は交換
自在であり、図３に示すようにヘッド４には治具ノズル
６も装着することができる。この治具ノズル６の外形は
ノズル５の外形とほぼ同形であって、先細テーパ状の下
端部６ａを有しており、治具ノズル６を下降させると、
その下端部６ａは嵌入孔３３に嵌入する。

【００１５】この電子部品実装装置は上記のような構成
より成り、次に動作の説明を行う。図１において、電子
部品１０を基板１３に搭載するのに先立ち、移動テーブ
ル１を駆動して、カメラ３を基板１３の上方へ移動さ
せ、位置規準マークＡ，Ｂを検出することにより、基板
１３の位置が予め検出される。

【００１６】さて、移動テーブル１が駆動することによ
り、ヘッド４はトレイ１５の上方へ移動し、そこでノズ
ル５が上下動することにより、トレイ１５内の電子部品
１０を真空吸着してピックアップする。次にヘッド４は
ステージ１７の上方へ移動し、そこで電子部品１０のＸ
Ｙθ方向の位置ずれなどをカメラ１８で検出する。次に
ノズル５はステージ１７上の電子部品１０を再度ピック
アップし、ヘッド４は基板１３の上方へ移動して、そこ
でノズル５が上下動することにより、電子部品１０は所
定の座標位置に搭載される。ここでカメラ１８で検出さ
れたＸＹθ方向の位置ずれのうち、Ｘ方向及びＹ方向の
位置ずれは、Ｘテーブル１ＡとＹテーブル１Ｂの駆動に
よるヘッド４のＸ方向とＹ方向の移動ストロークを加減
することにより補正し、θ方向（回転方向）の位置ずれ
は、ノズル５をヘッド４に内蔵されたモータ（図示せ
ず）でθ回転させることにより補正する。

【００１７】さて、図２において、カメラ３の光軸Ｚ１
と、ノズル５のセンターＺ２のＸＹ方向の距離が変動す
ると、従来の技術の項で述べたように、電子部品１０の
基板１３への搭載位置に狂いを生じる。そこで本装置で
は、次のようにしてカメラ３の光軸Ｚ１とノズル５のセ
ンターＺ２の位置関係に変動がないかどうかを検査す
る。

【００１８】すなわち、ヘッド４をノズルストッカ２２
の上方へ移動させて、ノズル５に替えて治具ノズル６を
ヘッド４に装着する。次に移動テーブル１を駆動して図
３に示すように、ヘッド４を可動子３２の直上に位置さ
せ、そこで治具ノズル６を下降させてその下端部６ａを
嵌入孔３３に嵌入させる。すると可動子３２は、治具ノ
ズル６の下端部６ａにならうように台座３１上をスライ
ドする（図３鎖線参照）。そこでバルブ３８を開いて可
動子３２を下方から真空吸引し、可動子３２を台座３１
上に固定させた後、治具ノズル６を上昇させて嵌入孔３
３から脱出させる。

【００１９】次に移動テーブル１を駆動して、カメラ３
を可動子３２の直上へ移動させ、光源７を点灯して可動
子３２を上方から観察する（図４参照）。このとき、移
動テーブル１の移動距離は、カメラ３とノズル６のオフ
セット距離に等しい。すると、可動子３２の上面３２Ａ
に照射された光Ｌ１は真上に反射されてカメラ３に入射
するので、この上面３２Ａは明るく観察されるが、嵌入
孔３３の斜面に入射した光Ｌ２は斜上方へ反射されてカ
メラ３に入射しないので黒く観察される。

【００２０】図５は検出装置３０の平面図であって、カ
メラ３の視野Ｑに可動子３２の明暗画像が取り込まれ、
嵌入孔３３が黒く観察される。そこでこの嵌入孔３３の
中心位置Ｇを求めれば、この中心位置Ｇが治具ノズル６
のセンターに他ならず、更には治具ノズル６とノズル５
のセンターは同じであるので、この中心位置Ｇがノズル
５のセンターＺ２に他ならないこととなる。この中心位
置Ｇは、重心検出法などの画像処理手段により簡単に求
めることができる。

【００２１】図６は、カメラ３の光軸Ｚ１と、ノズル５
のセンターＺ２の相対的なＸＹ方向の位置関係を示して
いる。図中、Ｚ１，Ｚ２は、カメラ３とヘッド４を移動
テーブルに組付けた後、計測手段により計測して予め求
められていた各々の位置であって、そのＸ方向のオフセ
ット距離はＸ１、Ｙ方向のオフセット距離はＹ１であ
る。またＺ２Ａは、図３で示した手法によりカメラ３で
検出されたノズル５のセンターの位置であり、当初の位
置Ｚ２から、Ｘ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹずれている。
勿論、この距離ΔＸ，ΔＹは、嵌入孔３３に治具ノズル
６の下端部６ａを嵌入させた際の可動子３２のスライド
量に他ならない。このような相対的な位置ずれは、上述
したように各部品の熱膨張やがたなどに起因する。

【００２２】上記手法によれば、カメラ３の光軸Ｚ１と
ノズル５のセンターＺ２の位置関係を簡単に検出でき、
この結果に基いて、移動テーブル１の駆動によるヘッド
４のＸＹ方向の移動ストロークを補正することにより、
電子部品１０を基板１３の所定の座標位置に正しく搭載
することができる。このような軸心Ｚ１とノズルセンタ
ーＺ２の位置関係の確認作業はいつ行ってもよいのであ
って、トレイ１５の電子部品１０を基板１３に搭載する
作業中に割り込ませて行うこともできる。

【００２３】またノズル５のセンターＺ２を正確に検出
するためには、図５に示すように、嵌入孔３３をカメラ
３により明瞭に認識できねばならない。このためには、
可動子３２の上面３２Ａと嵌入孔３３が明瞭なコントラ
ストで観察される必要があり、したがって、この上面３
２Ａに白色塗料を塗布したり、白色シールを貼着するな
どして、上面３２Ａと嵌入孔３３の輝度が大きく異るよ
うにすることが望ましい。なお上記実施例では、嵌入孔
３３に嵌入させる治具ノズル６を格別に用意している
が、ノズル５の下端部５ａが傷むのを許容するならば、
ノズル５の下端部５ａを嵌入孔３３に嵌入させてもよい
ものであり、したがって治具ノズル６は必ずしも必要で
はない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、カメラとノズルの位置
関係の変動を簡単正確に検出でき、したがって電子部品
を基板に搭載する精度を高く維持でき、しかもこの検出
作業は電子部品を基板に搭載する作業中などにおいてい
つでも行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電子部品実装装置の斜
視図

【図２】本発明の一実施例に係る電子部品実装装置の電
子部品搭載中の要部正面図

【図３】本発明の一実施例に係る治具ノズルを可動子に
嵌入中の要部断面図

【図４】本発明の一実施例に係るカメラで可動子を観察
中の要部断面図

【図５】本発明の一実施例に係る検出装置の平面図

【図６】本発明の一実施例に係るカメラの光軸とノズル
センターの位置関係図

【符号の説明】

１ 移動テーブル ３ カメラ ４ ヘッド ５ ノズル ６ ノズル（治具ノズル） １３ 基板 ３０ 位置ずれ検出装置 ３１ 台座 ３２ 可動子 ３３ 嵌入孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品をノズルに真空吸着して基板に移
   送搭載するヘッドと、カメラと、このヘッドとカメラが
   一体的に組み付けられた移動テーブルとを備えた電子部
   品実装装置における電子部品吸着ノズルの位置ずれ検出
   装置であって、 前記ヘッド及び前記カメラの移動路の下方に配設された
   台座と、この台座にＸＹ方向にスライド自在に載置され
   た可動子とを備え、この可動子に前記ノズルが嵌入する
   嵌入孔を形成したことを特徴とする電子部品吸着ノズル
   の位置ずれ検出装置。
2. 【請求項２】移動テーブルを駆動して、この移動テーブ
   ルに設けられたヘッドを台座にＸＹ方向にスライド自在
   に載置された可動子の上方に位置させるプロセスと、 このヘッドのノズルを下降させてこのノズルを可動子に
   形成された嵌入孔に嵌入させるプロセスと、 このノズルをこの嵌入孔から脱出させた後、再度移動テ
   ーブルを駆動して、この移動テーブルに設けられたカメ
   ラにより、この嵌入孔の位置を検出することにより、こ
   のカメラに対するノズルのＸ方向及びＹ方向の位置を求
   めるプロセス、 とを含むことを特徴とする電子部品吸着ノズルの位置検
   出方法。