JPH07221497A

JPH07221497A - 部品実装方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07221497A
Application number: JP6008003A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Inoue; 和英井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】作業時間の短縮化を効果的に図る。【構成】実装ヘッドの吸着ノズル２４は、テープフィ
ーダ２３の部品１５を吸着により取得し、高さレベルＨ
１まで上昇した後、部品認識部に水平方向に移動する。
部品認識部では、ＣＣＤカメラ２７等により部品１５の
位置検出が行われ、この後、実装ヘッドが部品装着部に
向けて水平方向に移動されると共に、この移動中にさら
に高さレベルＨ２まで上昇される。基板１３に対する部
品実装作業は、部品１５の吸着位置のずれ量を補正しな
がら行われる。高さレベルＨ１は、テープフィーダ２３
の上面（Ｈ０）から部品１５の厚み寸法Ｂ＋余裕分αだ
け上昇した位置とされ、このとき、部品１５の下面はＣ
ＣＤカメラ２７の焦点位置である高さレベルＦに位置す
る。高さレベルＨ２は、基板１３の上面（ｈ）に対し
て、部品１５のうちの最大厚み寸法Ａ＋Ｂ＋αだけ上方
とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等の部品を基
板に自動的に装着する部品実装方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のこの種の部品実装装置を上
面から見た様子を概略的に示しており、ここで、ベース
１上には、左右方向に延びて基板搬送路２が設けられ、
その中央部（部品装着部）に、基板３を停止させ部品装
着作業を可能とさせる図示しない基板バックアップ部が
設けられている。

【０００３】そして、図６にも示すように、前記ベース
１上には、基板搬送路２に沿って、部品４の種類毎に複
数個のテープフィーダ５（２個のみ図示）を備える部品
供給部６が設けられ、さらに、基板搬送路２と部品供給
部６との間には、中央部に位置してＣＣＤカメラ７が固
定的に設けられている。また、詳しく図示はしないが、
ＸＹ移送機構によりベース１の上方を自在に移動される
実装ヘッドが設けられ、この実装ヘッドは先端に前記部
品４を吸着する吸着ノズル８（図６にのみ図示）を備え
ている。

【０００４】上記各機構は、図示しない制御装置により
制御され、これにて、実装ヘッド（吸着ノズル８）は所
定のテープフィーダ５から部品４を吸着により取得し、
これを部品装着部の基板３まで搬送してその所定の装着
位置に装着する作業を繰返すようになっている。このと
き、部品４の搬送途中において、実装ヘッドはＣＣＤカ
メラ７の上方にて一旦停止し、ここで吸着ノズル８の部
品吸着状態が撮影され、その画像情報に基づいて位置ず
れ量が検出され、もって基板３への部品装着時の位置補
正を行って高精度な装着作業が行われるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものにおいては、実装ヘッド（吸着ノズル８）は次のよ
うな軌跡を描きながら、部品４の実装作業を行うように
なっている。即ち、吸着ノズル８の先端部は、テープフ
ィーダ５の部品４を吸着すると、まず所定の高さレベル
Ｈまで上昇する。次に、部品認識部に向けて水平移動し
てＣＣＤカメラ７の上方に一旦停止する。位置検出後、
基板３（部品装着部）に向けて水平移動し、部品装着位
置の上方に停止する。最後に、下降して基板３に対する
部品４の装着を行う。

【０００６】このとき、図６に示すように、上記高さレ
ベルＨは、部品４のうち最も高さ（厚み）寸法が大きい
ものの高さ寸法をＡとすると、基板３の上面の高さレベ
ルｈから２Ａ＋α（αは余裕分例えば１mm）だけ高い位
置に設定されている。これにより、最大高さ寸法Ａの部
品４を吸着した状態の吸着ノズル８が、基板３に装着さ
れた最大高さ寸法Ａの部品４の上方を通過することがで
きるのである。

【０００７】しかしながら、このように吸着した部品４
を常に高さレベルＨまで上昇させるものでは、高さ（厚
み）寸法が小さい部品４にあって必要を越えた高さまで
吸着ノズル８を上昇させることになり、部品装着の作業
時間の短縮化の障害となっていた。

【０００８】尚、部品４の位置検出の際にも、部品４の
厚み寸法によって部品４の下面とＣＣＤカメラ７との間
の距離が異なってくるので、部品４の種類が変わるとＣ
ＣＤカメラ７のレンズの焦点調整に要する時間がかかっ
てしまう事情もあった。本発明は上記事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、作業時間の短縮化を効果的に
図ることができる部品実装方法及びその装置を提供する
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の部品実装方法
は、部品供給部の部品を実装ヘッドにより取得し、その
実装ヘッドを上昇及び水平移動させて前記部品を基板が
セットされた部品装着部の上方に搬送し、装着作業を行
うと共に、前記部品供給部及び部品装着部の途中にある
部品認識部にて、前記実装ヘッドが取得している部品を
下方から撮像手段により撮影することにより部品位置を
検出して装着位置補正を行うようにした部品実装方法で
あって、前記実装ヘッドを、部品の取得後に部品認識に
必要な所要高さまで上昇させ、部品認識部から部品装着
部への移動中に更に部品装着に必要な所要高さまで上昇
させるようにしたところに特徴を有する。

【００１０】この場合、前記撮像手段を、部品の厚み及
び部品認識部における実装ヘッドの上昇高さに応じて上
下動させるようにすることもできる。そして、本発明の
部品実装装置は、基板がセットされる部品装着部と、こ
の部品装着部の近傍に位置して設けられ部品を所定位置
に供給する部品供給部と、移送機構により自在に移動さ
れ前記部品供給部の部品を取得し上昇及び水平移動によ
りその部品を搬送して前記部品装着部の基板に装着を行
う実装ヘッドと、前記部品供給部及び部品装着部の途中
にある部品認識部にて前記実装ヘッドが取得している部
品を下方から撮像手段により撮影して部品位置を検出す
る位置検出手段と、前記移送機構による実装ヘッドの動
作を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、実
装ヘッドを、部品の取得後に部品認識に必要な所要高さ
まで上昇させた状態で部品認識部に移動させ、その後の
部品認識部から部品装着部への移動中に更に部品装着に
必要な所要高さまで上昇させるように構成されていると
ころに特徴を有する。

【００１１】この場合、前記撮像手段を上下動可能に構
成すると共に、その撮像手段を部品の厚み及び部品認識
部における実装ヘッドの上昇高さに応じて上下動させる
撮像手段移動機構を設けるようにしても良い。

【００１２】

【作用】本発明の部品実装方法によれば、実装ヘッド
を、部品の取得後に部品認識に必要な所要高さまで上昇
させ、部品認識部から部品装着部への移動中に更に部品
装着に必要な所要高さまで上昇させるようにしたので、
部品を取得した際の上昇高さを小さくしても、その後の
上昇により部品装着部における必要な高さまで上昇させ
ることができる。これにより、取得した部品を所定の高
さレベルまで上昇させその後は水平移動だけを行ってい
た場合と異なり、上昇に要する時間の短縮化を図ること
ができる。

【００１３】このとき、例えば部品の厚み寸法のデータ
に基づいて、必要に応じて部品認識部及び部品装着部に
おける上昇高さを夫々変更することもできるようにな
り、ひいては夫々の上昇量を最小に済ませることが可能
となり、撮像手段により常に部品の一定の高さレベルに
おける撮影を行うことも可能となる。

【００１４】また、この場合、撮像手段を、部品の厚み
及び部品認識部における実装ヘッドの上昇高さに応じて
上下動させるようにすれば、撮像手段と部品認識部の部
品との間の距離を常に一定にすることが可能となり、ひ
いては焦点距離の変更を行わずに済ませることができる
ようになる。

【００１５】そして、本発明の部品実装装置によれば、
制御手段は、実装ヘッドを、部品の取得後に部品認識に
必要な所要高さまで上昇させた状態で部品認識部に移動
させ、その後の部品認識部から部品装着部への移動中に
更に部品装着に必要な所要高さまで上昇させるように構
成されているので、部品を取得した際の上昇高さを小さ
くしても、その後の上昇により部品装着部における必要
な高さまで上昇させることができる。これにより、取得
した部品を所定の高さレベルまで上昇させその後は水平
移動だけを行っていた場合と異なり、上昇に要する時間
の短縮化を図ることができる。

【００１６】このとき、例えば部品の厚み寸法のデータ
に基づいて、必要に応じて部品認識部及び部品装着部に
おける上昇高さを夫々変更することもできるようにな
り、ひいては夫々の上昇量を最小に済ませることが可能
となり、撮像手段により常に部品の一定の高さレベルに
おける撮影を行うことも可能となる。

【００１７】また、この場合、撮像手段を上下動可能に
構成すると共に、その撮像手段を部品の厚み及び部品認
識部における実装ヘッドの上昇高さに応じて上下動させ
る撮像手段移動機構を設けるようにすれば、撮像手段と
部品認識部の部品との間の距離を常に一定にすることが
可能となり、ひいては焦点距離の変更を行わずに済ませ
ることができるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１乃至
図４を参照して説明する。まず、図２乃至図４は本実施
例に係る部品実装装置１１の構成を概略的に示してお
り、この部品実装装置１１は、ベース１２上に、基板１
３を搬送するための基板搬送路１４、電子部品１５を供
給するための部品供給部１６、基板１３に対する部品１
５の装着作業を行う部品装着機構１７等を備えて構成さ
れると共に、それら各機構を制御するためのマイコン等
からなる図示しない制御装置を備えて構成されている。

【００１９】このうち基板搬送路１４は、ベース１２上
を左右方向（Ｘ軸方向）全体に延びて設けられ、ベルト
コンベア機構により、基板１３を、右端部の搬入位置か
ら左端部の搬出位置まで搬送するように構成されてい
る。また、図３に示すように、基板搬送路１４の右端部
分（搬入位置部分）には、待機ストッパ１８が設けら
れ、装着作業前の基板１３が、この待機ストッパ１８に
より待機位置に停止されるようになっている。

【００２０】さらに、図２に示すように、基板搬送路１
４の途中部位には、基板バックアップ部１９が設けられ
ている。この基板バックアップ部１９は、複数本のバッ
クアップピン２０を上昇させることにより、基板１３を
下方から支持するように構成され、この支持状態で、基
板１３への部品装着作業が可能となるようになってい
る。従って、この位置が部品装着部とされている。この
とき、基板搬送路１４の途中部位にはストッパ２１が設
けられ、前記搬入位置部分から送られた基板１３は、そ
のストッパ２１により位置決め停止され、この位置で基
板バックアップ部１９に支持されるようになっている。

【００２１】一方、前記部品供給部１６は、前記基板搬
送路１４の前後両側に位置して設けられ、左右方向に延
びる取付ベース２２に、部品種類の異なる複数個（図３
では２個のみ図示）の部品供給装置例えばテープフィー
ダ２３を付換え可能に備えて構成されている。周知のよ
うに、テープフィーダ２３は、多数個のチップ形の電子
部品１５をテープに保持してなり、その電子部品１５を
１個ずつ先端部（基板搬送路１４側）の供給位置に供給
するようになっている。

【００２２】また、前記部品装着機構１７は、先端に吸
着ノズル２４を有する実装ヘッド２５、及び、この実装
ヘッド２５を自在に上下動させると共に固有のＸＹ座標
系に基づいてベース１２の上方を自在に移動させる周知
のＸＹ移送機構２６等から構成されている。これにて、
実装ヘッド２５により、部品供給部１６の所定の部品１
５を吸着により取得し、これを基板バックアップ部１９
上の基板１３まで搬送し、その所定の部品装着位置に装
着する作業が繰返し実行されるようになっている。

【００２３】さらに、図２，図３に示すように、前記ベ
ース１２には、前記基板搬送路１４（部品装着部）と部
品供給部１６との間（基板搬送路１４の前後両側）に位
置して、夫々撮像手段この場合ＣＣＤカメラ２７が上向
きに設けられている。図１にも示すように、前記実装ヘ
ッド２５は、前記部品供給部１６の部品１５を取得しこ
れを基板１３に移送する途中において、このＣＣＤカメ
ラ２７の上方に停止するようになっている。

【００２４】そして、ＣＣＤカメラ２７は、前記部品１
５の画像を取込んでその画像データを図示しない画像処
理装置に送り、もって実装ヘッド２５（吸着ノズル２
４）による部品１５の吸着位置の正規の位置に対する
Ｘ，Ｙ，θ方向のずれ量が求められるようになってい
る。従って、このＣＣＤカメラ２７の上方の位置が部品
認識部とされ、ＣＣＤカメラ２７及び画像処理装置など
から本発明にいう位置検出手段が構成されているのであ
る。また、本実施例では、ＣＣＤカメラ２７は固定的に
設けられており、図１に示すように、その焦点位置は、
前記テープフィーダ２３の上面の高さレベルＨ０から若
干の余裕分α（例えば１mm）だけ上方の高さレベルＦの
位置に設定されている。

【００２５】さて、前記制御装置は、前記ベルトコンベ
ア機構、待機ストッパ１８及びストッパ２１、ＸＹ移送
機構２６、ＣＣＤカメラ２７等を制御するようになって
いる。このとき、制御装置のメモリには、部品供給部１
６（各テープフィーダ２６）における部品供給位置の位
置座標及びその部品種類、基板１３上の部品装着位置の
相対的位置座標及びその部品種類等のデータが予め入
力，記憶されるようになっている。さらに、本実施例で
は、各部品１５の厚み（高さ）寸法Ｂのデータも、予め
入力，記憶されるようになっている。

【００２６】そして、制御装置は、所定の実装プログラ
ムに従って、実装ヘッド２５による基板１３に対する部
品装着作業を実行するのであるが、このとき、後の作用
説明でも述べるように、実装ヘッド２５（吸着ノズル２
４の先端）を、部品１５の取得後に所要高さレベルＨ１
まで上昇させた状態で部品認識部に移動させ、その後の
部品認識部から部品装着部への移動中に更に所要高さレ
ベルＨ２まで上昇させるようになっている。従って、制
御装置が本発明にいう制御手段として機能するのであ
る。尚、基板１３への部品１５の装着作業は、前記ＣＣ
Ｄカメラ２７により検出された吸着位置のずれ量を補正
しながら行われるようになっている。

【００２７】次に、上記構成の作用について、主として
図１を参照しながら述べる。部品装着部にセットされた
基板１３に対して部品装着作業を行うにあたっては、実
装ヘッド２５が所定のテープフィーダ２３の部品供給点
の上方に移動され、ここから吸着ノズル２４の先端が高
さレベルＨ０まで下降して所定の部品１５の上面を吸着
する。ここで、この部品１５の厚み（高さ）寸法をＢと
し、また、装着すべき部品１５のうち最も厚み（高さ）
寸法が大きいものの厚み寸法をＡとする。

【００２８】次に、実装ヘッド２５（吸着ノズル２４）
が部品１５を吸着した状態で上昇するのであるが、この
ときの上昇量は、必要最小限であるＢ＋αとされる。こ
れにて、吸着ノズル２４の先端は、高さレベルＨ１に上
昇され、また、部品１５の下面は、高さレベルＨ０（テ
ープフィーダ２３の上面）からαだけ浮上がった位置
（高さレベルＦ）に来る。

【００２９】引続き、この位置から実装ヘッド２５が部
品認識部に向けて水平方向に移動され、部品１５はＣＣ
Ｄカメラ２７の上方に移動されて停止される。そして、
上述のようにＣＣＤカメラ２７等による部品１５の位置
検出（ずれ量の検出）が行われるのであるが、このと
き、部品１５の下面は、ＣＣＤカメラ２７の焦点位置で
ある高さレベルＦに位置しているので、焦点調整に時間
を要さずに画像取込みが行われるのである。

【００３０】この後、実装ヘッド２５が部品装着部に向
けて移動されるのであるが、このときには、基板１３上
の部品装着点に応じてＸＹ方向（水平方向）に移動され
ると共に、この移動中に実装ヘッド２５はさらに上昇さ
れ、吸着ノズル２４の先端が高さレベルＨ２へ移動され
る。この高さレベルＨ２は、やはり必要最小限である基
板１３の上面の高さレベルｈに対してＡ＋Ｂ＋αだけ上
方とされる。これにて、搬送される部品１５は、基板１
３に最大厚み寸法Ａの部品１５が装着されていた場合で
も、その上方をαの余裕をもって通過することができる
のである。

【００３１】しかる後、実装ヘッド２５は、基板１３上
の部品装着点の真上に停止し、そこから距離Ａ＋αだけ
下降して吸着ノズル２４の吸着を解くことにより、部品
１５が基板１３に装着されるのである。この際、部品１
５の装着は、前記ＣＣＤカメラ２７等により検出された
吸着位置のずれ量を補正しながら行われるので、高精度
の部品装着作業が実行されるのである。以上のような装
着作業は全ての部品装着点に対して繰返されるのである
が、部品１５の種類（厚み寸法Ｂ）が変更される度に、
その厚み寸法Ｂに応じて高さレベルＨ１及びＨ２が変化
するようになっている。

【００３２】このように本実施例によれば、実装ヘッド
２５（吸着ノズル２４）を、部品１５の取得後に必要最
小限の高さレベルＨ１まで上昇させた状態で部品認識部
に移動させ、その後の部品認識部から部品装着部への移
動中に更に必要最小限の高さレベルＨ２まで上昇させる
ように構成したので、従来のような取得した部品４を常
に基板３の上面の高さレベルｈから２Ａ＋αだけ高い高
さレベルＨまで上昇させていたものと異なり、上昇に要
する時間の短縮化を図ることができる。

【００３３】また、特に本実施例では、高さレベルＨ１
を、部品１５の厚み寸法Ｂに応じたテープフィーダ２３
の上面の高さレベルＨ０からＢ＋αだけ高い位置とした
ので、上昇量（上昇に要する時間）を部品１５の種類に
応じた最小に済ませることができ、これと共に、部品認
識部において部品１５の下面をＣＣＤカメラ２７の焦点
位置である高さレベルＦに位置させることができて、焦
点調整に時間を要さずに済ませることができる。

【００３４】この結果、従来のものに比べて、部品実装
作業に要する時間の大幅な短縮化を図ることができるも
のである。尚、上記実施例においては、高さレベルＨ２
を、装着すべき部品１５のうち最も厚み寸法が大きいも
のの厚み寸法Ａに基づいて、基板１３の上面の高さレベ
ルｈに対してＡ＋Ｂ＋αだけ上方に設定したが、実際に
基板１３に装着されている部品１５のうち最も厚み寸法
が大きいものの厚み寸法Ｃに応じて、高さレベルｈに対
してＣ＋Ｂ＋αとすることもできる。

【００３５】また、図示はしないが、ＣＣＤカメラ２７
を上下動可能に構成すると共に、そのＣＣＤカメラ２７
を自在に上下動させる機構を設けて制御装置により制御
させるようにすれば、例えば高さレベルＨ１を高さレベ
ルＨ０からＡ＋αだけ高い位置に固定した場合でも、Ｃ
ＣＤカメラ２７を部品１５の厚み寸法Ｂに応じて移動さ
せることにより、部品１５の下面とＣＣＤカメラ２７の
レンズとの間の距離が常に一定（焦点距離）となるよう
に位置させることができ、上記実施例と同様に焦点調整
に時間を要さずに済ませることができて作業時間の短縮
化を効果的に図ることができるものである。

【００３６】その他、本発明は上記した実施例に限定さ
れるものではなく、例えば撮像手段としてはＩＴＶカメ
ラやラインセンサ等を用いるようにしても良く、また、
部品供給装置としては、スティックフィーダやトレイ等
であっても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
して実施し得るものである。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の部品実装方法及びその装置によれば、実装ヘッドを、
部品の取得後に部品認識に必要な所要高さまで上昇さ
せ、部品認識部から部品装着部への移動中に更に部品装
着に必要な所要高さまで上昇させるように構成したの
で、作業時間の短縮化を効果的に図ることができるとい
う優れた実用的効果を奏するものである。また、撮像手
段を、部品の厚み及び部品認識部における実装ヘッドの
上昇高さに応じて上下動させるように構成すれば、一層
効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、要部のみの構
成を示す縦断側面図

【図２】部品実装装置の概略的縦断側面図

【図３】部品装着機構部分を除いた部品実装装置の上面
図

【図４】部品実装装置の斜視図

【図５】従来例を示す図１相当図

【図６】図３相当図

【符号の説明】

図面中、１１は部品実装装置、１２はベース、１３は基
板、１４は基板搬送路、１５は部品、１６は部品供給
部、１７は部品装着機構、１９は基板バックアップ部、
２３はテープフィーダ、２４は吸着ノズル、２５は実装
ヘッド、２７はＣＣＤカメラ（撮像手段）を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品供給部の部品を実装ヘッドにより取
得し、その実装ヘッドを上昇及び水平移動させて前記部
品を基板がセットされた部品装着部の上方に搬送し、装
着作業を行うと共に、前記部品供給部及び部品装着部の
途中にある部品認識部にて、前記実装ヘッドが取得して
いる部品を下方から撮像手段により撮影することにより
部品位置を検出して装着位置補正を行うようにした部品
実装方法において、前記実装ヘッドを、部品の取得後に部品認識に必要な所
要高さまで上昇させ、部品認識部から部品装着部への移
動中に更に部品装着に必要な所要高さまで上昇させるよ
うにしたことを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】前記撮像手段を、部品の高さ及び部品認
識部における実装ヘッドの上昇高さに応じて上下動させ
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の部品実装
方法。
【請求項３】基板がセットされる部品装着部と、この
部品装着部の近傍に位置して設けられ部品を所定位置に
供給する部品供給部と、移送機構により自在に移動され
前記部品供給部の部品を取得し上昇及び水平移動により
その部品を搬送して前記部品装着部の基板に装着を行う
実装ヘッドと、前記部品供給部及び部品装着部の途中に
ある部品認識部にて前記実装ヘッドが取得している部品
を下方から撮像手段により撮影して部品位置を検出する
位置検出手段と、前記移送機構による実装ヘッドの動作
を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、実装ヘッドを、部品の取得後に部品認
識に必要な所要高さまで上昇させた状態で部品認識部に
移動させ、その後の部品認識部から部品装着部への移動
中に更に部品装着に必要な所要高さまで上昇させるよう
に構成されていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項４】前記撮像手段を上下動可能に構成すると
共に、その撮像手段を部品の高さ及び部品認識部におけ
る実装ヘッドの上昇高さに応じて上下動させる撮像手段
移動機構を設けたことを特徴とする請求項３記載の部品
実装装置。