JPH08148896A - 装着位置ずれ補正方法及び装着位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的で絶対的に電子部品装着装置の装着精
度の判断ができ、装置の部品装着の位置ずれの補正が正
確に行えるようにする。 【構成】 電子部品装着装置１８にて電子部品５を装着
したプリント基板６を装着位置計測装置３０のＸＹテー
ブル３１に載置して各部品装着位置を該テーブル３１を
移動させてＣＣＤカメラ３２で撮像して該テーブル３１
の移動した位置をＸ方向ポジションスケール４１及びＹ
方向ポジションスケール４２で計測してその結果を加味
して認識部５４が装着位置を認識する。装着位置の装着
すべき位置とのずれがオフセットデータとして装着装置
１８に記憶される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品装着装置によ
り装着すべき位置を指定した指定データに基づきプリン
ト基板に装着された電子部品の該装着すべき位置に対す
るずれを装着部品をカメラが撮像して計測し、該ずれを
補正して電子部品を装着できるように電子部品装着装置
に補正データを設定する装着位置ずれ補正方法及び前記
ずれを計測する装着位置計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品装着装置は装着位置を指
定するＮＣデータに基づき電子部品を該データの示すプ
リント基板上の位置に装着するが、プリント基板をノズ
ルに吸着された部品に対して位置決めする時に、プリン
ト基板が載置されＸＹ方向に移動するＸＹテ−ブルを移
動させて基板をノズルに対して位置決めする場合や、部
品を吸着する吸着ノズルを移動させて位置決めする場合
等があり、また角度位置を位置決めする場合にもノズル
を回転させる等している。しかし、装置の駆動モータに
データに示す移動量を命令しても位置決めされて装着さ
れた部品はそのデータの通りに装着されるものではな
く、装着すべき位置に対してずれが発生する。このずれ
を補正して装着すべき位置に装着するために、従来電子
部品装着装置にて電子部品を装着した基板を投影機等を
用いて、検査者が基板上に装着された部品の装着すべき
位置に対する位置ずれを目視にて測定して、この位置ず
れより算出したオフセットデータを装置に入力して記憶
させていた。電子部品装着装置は該オフセットデータを
前記ＮＣデータに加算して補正することにより種々の駆
動モータに補正した値を指令して装着すべき位置に電子
部品を装着するようにしていた。また、この測定した位
置ずれにより装置の装着精度を評価していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では検査者が部品の位置ずれを計測するため、非効率
で、測定誤差が大きく、また検査者によってばらつきが
生じやすく、正確な位置ずれの測定ができないという欠
点があった。また、検査者による測定ではデータの解
析、装置の固体差の把握は、多分にカットアンドトライ
的になり、定量的に各装置を判断することが難しいとい
う欠点もある。

【０００４】そこで本発明は、効率的で絶対的に電子部
品装着装置の装着精度の判断ができ、装置の部品装着の
位置ずれの補正が正確に行えるようにすることを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、電子
部品装着装置により装着すべき位置を指定した指定デー
タに基づきプリント基板に装着された電子部品の該装着
すべき位置に対するずれを装着部品をカメラが撮像して
計測し、該ずれを補正して電子部品を装着できるように
電子部品装着装置に補正データを設定する装着位置ずれ
補正方法において、前記電子部品装着装置により前記指
定データに基づき電子部品が装着された前記基板と該基
板上の電子部品を撮像するカメラとを相対的に移動させ
カメラを装着された電子部品上に位置させる移動工程
と、該移動工程によるカメラと基板との相対的移動距離
を検出する検出工程と、該検出工程で検出した移動距離
及びカメラの撮像した画面から認識された電子部品の位
置に基づき装着された電子部品の装着すべき位置に対す
るずれを算出する算出工程と該算出工程で算出されたず
れ量に基づき前記指定データを補正するための補正デー
タを前記装着装置に記憶設定させる設定工程とを設けた
ものである。

【０００６】また本発明は、電子部品装着装置により装
着すべき位置を指定した指定データに基づきプリント基
板に装着された電子部品の該装着すべき位置に対するず
れをカメラにより装着された電子部品を撮像して認識処
理することにより計測する装着位置計測装置において、
電子部品を撮像する前記カメラと前記基板とを相対的に
移動させ前記カメラを装着された電子部品上に位置させ
る移動手段と、該移動手段によるカメラと基板との相対
的移動距離を検出する検出手段と、該検出手段が検出し
た移動距離及びカメラの撮像した画面内での電子部品の
位置に基づき装着された電子部品の装着すべき位置に対
するずれを算出する算出手段とを設けたものである。

【０００７】

【作用】請求項１の構成によれば、移動工程にて電子部
品装着装置により指定データに基づき電子部品が装着さ
れたプリント基板と該基板上の電子部品を撮像するカメ
ラとを相対的に移動させカメラを電子部品上に移動さ
せ、検出工程で検出されたカメラと基板との相対的移動
距離及びカメラの撮像した画面から認識された電子部品
の位置に基づき算出工程にて装着すべき位置に対する装
着された部品のずれを算出して、設定工程では、該算出
工程で算出されたずれ量に基づき指定データを補正する
ための補正データを電子部品装着装置に記憶設定させ
る。

【０００８】請求項２の構成によれば、移動手段による
カメラとプリント基板との相対移動の移動距離を検出手
段が検出して、検出された該移動距離及びカメラの撮像
した画面内での電子部品の位置に基づき算出手段は装着
された電子部品の装着すべき位置に対するずれを算出す
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。先ず、電子部品装着装置１８について図２及び図３
に基づき説明する。図２及び図３に於て、１はＹ軸モー
タ２の回動によりＹ方向に移動するＹテーブルであり、
３はＸ軸モータ４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向
に移動することにより結果的にＸＹ方向に移動するＸＹ
テーブルであり、チップ状電子部品５（以下、チップ部
品あるいは部品という。）が装着されるプリント基板６
が図示しない固定手段に固定されて載置される。

【００１０】７は供給台であり、チップ部品５を供給す
る部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台
駆動モータであり、ボールネジ軸１０を回動させること
により、該ボールネジ軸１０が螺合し供給台７に固定さ
れたナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２
に案内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロ
ータリテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には吸
着ノズル１４を複数本有する装着ヘッド１５が間欠ピッ
チに合わせて等間隔に配設されている。

【００１１】Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転によ
り吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出
す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションで
あり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品
５を吸着する。１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５
の位置ずれを部品５の下面をカメラにて所定の視野範囲
で撮像しその撮像画面を認識処理して認識する部品認識
装置であり、認識ステ−ションＩＩに設けられている。

【００１２】認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１
５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであ
り、認識装置１６の認識結果によるチップ部品５の角度
位置ずれを補正する角度量を予め決められた角度量に加
味した角度量だけヘッド回動装置１７が装着ヘッド１５
をθ方向に回動させる。θ方向とは上下方向に伸びるノ
ズル１４の軸の周りに回転する方向である。

【００１３】角度補正ステーションＩＩＩの次の次の停
止位置が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に
該ステーションＩＶの吸着ノズル１４の吸着する部品５
が装着ヘッド１５の下降により装着される。２０は上下
動する昇降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１
に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した
図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送り
させ吸着ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供
給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回する
テープリールである。

【００１４】次に、図４及び図５に基づき装着位置計測
装置３０について説明する。装着位置計測装置３０は装
着装置１８により部品５が装着されたプリント基板６を
ＸＹテ−ブル３１上に載置して、該基板６上の部品５の
装着されるべき位置、即ち装着データに示す位置からの
位置ずれをＣＣＤカメラ３２により撮像して認識するも
のである。

【００１５】ＸＹテーブル３１は基台３４上に設けられ
ており、該基台３４に設けられた図示しないガイドレー
ル上をＹ方向に移動するＹテーブル３５及び該Ｙテーブ
ル３５上に設けられた図示しないガイドレール上をＸ方
向に移動するＸテーブル３６とよりなり、Ｘテーブル３
６はＹテーブル３５上に設けられたネジ軸３７に該Ｘテ
ーブル３６に形成されたナット部３８が螺合してＸモー
タ３９の駆動により移動するものである。Ｙテーブル３
５の駆動も同様に後述するＹモータ３０により図示しな
いネジ軸の回転により行われる。Ｘテーブル３６の移動
の絶対的位置は検出手段としてのＸ方向ポジションスケ
ール４１により常に計測されれており、また、Ｙテーブ
ル３５の移動の絶対的位置は検出手段としてのＹ方向ポ
ジションスケール４２により常に計測されている。

【００１６】図４において、４４はＣＲＴであり、この
画面上に後述するタッチパネルスイッチ５２が設けられ
ている。次に、図１に基づいて計測装置３０の制御ブロ
ックについて説明する。該計測装置３０はパーソナルコ
ンピュータ４６（以下パソコンと言う。）と通信ケーブ
ル４７により接続されており、該バソコン４６はさらに
前記電子部品装着装置１８と通信ケーブル４８により接
続されている。通信ケーブル４７、４８はＲＳ２３２Ｃ
の規格に基づく通信を行うためのケーブルである。

【００１７】計測装置３０には検出手段としての制御部
５０が内蔵されており、ドライバ５１を介してＸＹテ−
ブ３４１を駆動するモータ３９、４０を制御すると共
に、前記ＣＲＴ４４を接続し該ＣＲＴ４４に設けられた
タッチパネルスイッチ５２をも接続する。また該制御部
５０はＶＭＥバス５３を介して算出手段としての認識部
５４と接続されており、該認識部５４には前記カメラ３
２に撮像された画像が取り込まれ認識処理されるもので
ある。

【００１８】以上の構成により以下動作について説明す
る。先ず、パソコン４６より通信ケーブル４８を介して
図６に示すような装着データが電子部品装着装置１８に
転送され、図示しない記憶部に格納され、該データに従
って電子部品装着１８の自動運転が行われる。即ち、モ
ータ９が回動して供給台７がＸ方向に移動して装着デー
タのステップ番号毎に指定された部品供給装置８が吸着
ステ−ションＩの吸着ノズル１４の取出位置に位置決め
される。

【００１９】次に、装着ヘッド１５が下降して吸着ノズ
ル１４は部品５を吸着して取り出す。次に、装着ヘッド
１５が上昇するとロータリテーブル１３は間欠回転して
部品５を吸着した装着ヘッド１５は次のステ−ションに
移動する。この時、吸着ステ−ションＩに停止した装着
ヘッド１５により次のステップ番号の部品５が吸着され
る。

【００２０】このようにしてロータリテーブル１３の間
欠回転毎に吸着ステ−ションＩでは部品５が取出され、
部品５を吸着した装着ヘッド１５はテーブル１３の間欠
回転により搬送され、認識ステ−ションＩＩでは認識装
置１６により吸着ノズル１４に対する位置ずれの認識が
行われ、角度補正ステ−ションＩＩＩでは該認識結果を
補正して装着データのθのデータに示す角度位置となる
ようヘッド回動装置１７の回動により角度位置決めされ
る。

【００２１】次に、装着ステ−ションＩＶでは装着ヘッ
ド１５の下降により基板６上に部品５が装着されるが、
この時、ＸＹテ−ブル３は装着データのＸ及びＹのデー
タの基板上座標位置に部品５が装着されるように認識結
果を補正して移動して基板６を位置決めしている。この
ようにして、基板６上に装着データに従って部品５が装
着され装着データに示す全ての部品５の装着が終了する
と電子部品装着装置１８の装着動作が停される。尚、こ
の基板６は半透明の材質であり、部品５が装着される面
にはやはり半透明の両面テープが貼られている。半透明
の接着剤が塗布してあってもよい。

【００２２】次に、操作者は部品５の装着が終了した該
基板６を装着位置計測装置３０のＸＹテ−ブル３１の所
定の位置に載置して固定する。次に、当該基板６の部品
装着に用いた図６の同一の装着データがパソコン４６よ
り通信ケーブル４８を介して計測装置３０の制御部５０
に転送され、該制御部５０に記憶される。

【００２３】次に、タッチパネルスイッチ５２より図示
しない自動測定開始画面にて図示しないスタートスイッ
チが押され、自動測定が開始される。即ち、図６の装着
データのステップ番号毎にＸテーブル３６上の基板６の
Ｘ及びＹのデータの座標位置がカメラ３２の画面の中央
の位置となるように制御部５０より命令が出され、ドラ
イバ５１がＸモータ３９及びＹモータ４０を回動する。
しかしながら、制御部５０の指令通りにＹテーブル３５
及びＸテーブル３６は移動せず誤差が生ずる。このため
に、検出手段としてのＸ方向ポジションスケール４１及
びＹ方向ポジションスケール４２がＹテ−ブル３５及び
Ｘテーブル３６が実際に移動した位置を検出し、指令し
た装着データの位置との誤差が制御部５０により算出さ
れる。

【００２４】次に、カメラ３２が当該ステップ番号の装
着部品の画面を撮像して該画像が認識部５４に取り込ま
れ、認識処理が行われ、画像センタとの位置ずれが認識
処理により算出される。この位置ずれはＸ方向、Ｙ方向
及びθ方向について算出されるが、Ｘ方向及びＹ方向に
ついてはポジションスケール４１、４２及び制御部５０
にて検出した前記誤差を補正して算出される。このよう
にしてＸテーブル３６及びＹテーブル３５の移動誤差を
除去して電子部品装着装置１８による位置ずれが算出さ
れる。

【００２５】このようにして、ステップ番号毎に装着デ
ータで示す位置に対する装着された部品５の位置ずれが
測定されていく。次に、測定された各位置ずれのデータ
は通信ケーブル４７を介してパソコン４６に転送され統
計的に処理され、電子部品装着装置１８の各駆動部の種
々の補正のためのオフセットデータが算出される。

【００２６】例えば、装着ヘッド１５毎に取付位置にば
らつきがあるため装着ステ−ションＩＶでの下降する位
置が異なるため、同一の装着ヘッド１５で装着したステ
ップ番号のデータについて集計して平均し、ヘッド１５
毎に測定した電子部品装着装置１８のＹテーブル１及び
ＸＹテ−ブル３を移動させる場合に補正すべきＸ方向及
びＹ方向のオフセットデータを算出する。

【００２７】次に、このようにして算出された例えばヘ
ッド１５毎のオフセットデータは電子部品装着装置１８
の記憶部に記憶される。このオフセットデータは前述す
るように部品５の装着をして計測装置３０に測定された
装着装置１８にのみフィードバックして記憶されるのみ
で、他の測定していない装着装置１８が存在する場合に
は、その装置１８にて装着した基板６の測定結果に基づ
くオフセットデータがその装置１８に記憶される。従っ
て図６に示す装着データそのもののＸ及びＹのデータを
書き替えるものではない。

【００２８】また、オフセットデータの装着装置１８へ
の記憶は操作者がパソコン４６を操作して、該パソコン
４６で算出したオフセットデータを通信ケーブル４８を
介して転送するようにしてもよいし、装着位置計測装置
３０の測定の後操作者の操作によらず自動的にオフセッ
トデータが算出され装着装置１８に転送され記憶される
ようにしてもよい。

【００２９】このようにしてオフセットデータが装着装
置１８に記憶されると、装着装置１８の自動運転におい
ては、前述のようにして基板種毎に指定された装着デー
タに従って部品５が基板６に装着される際に装着ヘッド
１５毎に記憶されたオフセットデータを例えば図６に示
すＸ及びＹのデータに加えて指令が出されＹテーブル１
及びＸＹテ−ブル３が移動して装着ヘッド１５毎のずれ
が補正されて部品５の装着が行われる。

【００３０】また、オフセットデータは装着ヘッド１５
毎に算出するのみでなく、図６の装着データのθ角度デ
ータ毎に算出することも可能であり、装着データを０
度、９０度、１８０度及び２７０度にして繰り返し同一
のヘッド１５で装着するようにして、その基板６を計測
装置３０で測定してこれらの角度毎にＸＹテ−ブル３の
移動を補正するオフセットデータ及びヘッド回動装置１
７の回動量を補正するオフセットデータを角度毎に算出
して装着装置１８に記憶させてもよい。あるいは角度毎
及びヘッド１５毎にオフセットデータを算出して記憶さ
せてもよい。

【００３１】さらには、吸着ノズル１４毎にＸＹテ−ブ
ル３の移動補正のオフセットデータを算出して記憶させ
てもよい。または、装着ヘッド１５等を問わず、ＸＹテ
−ブル３の位置ずれの誤差を補正するオフセットデータ
を算出することもできる。また、前記パソコン４６での
データの統計処理の結果をＣＲＴ４４に表示することも
可能で例えば図７に示すようにヒストグラムの表示を行
う。図７においては装着角度毎に表示するマークとして
の数字を変更し（例えば１８０度は８）、表示して一目
で角度毎のＸＹ方向の位置ずれの分布が把握できるよう
にできる。あるいは、角度毎でなくヘッド１５毎に表示
するマークを変更すれば、ヘッド１５毎の位置ずれの分
布を知ることができ、これらより特に異常がありそうな
ヘッド１５を知り改善のための処置（例えば組付けを再
度行う。）をすることができる。

【００３２】また、計測装置３０で測定したデータの統
計処理により装着の総合精度を以下に示す工程能力指数
であるＣｐｋを算出して表示することができ、装着装置
１８の精度の評価を行うことができる。以下の式では総
合精度を＋／−１００μｍとした場合のＣｐｋの計算式
である。このＣｐｋの値により工程能力即ち装着装置１
８の装着精度が十分か不足しているかの判断が可能とな
る。

【００３３】

【数１】

【００３４】尚、計測装置３０は、Ｘ方向ポジションス
ケール４１及びＹ方向ポジションスケール４２を用いて
測定したが、これを用いないとＸテーブル３６及びＹテ
ーブル３５の移動の誤差が発生して測定データに加わっ
てしまうため、絶対的な測定のためには精度の高いスケ
ール４１、４２で測定することが必要である。装着装置
１８のＸＹテ−ブル３及びＹテーブル１の移動をこのよ
うなポジションスケールを設けて測定しながら部品５の
装着を行うことも考えられ、このようにすればＸＹテ−
ブル１及びＹテーブル３の移動誤差はオフセットデータ
によらずとも無くすことができるが、装着装置１８の１
台毎に設置することは大がかりなものとなり高価なもの
になってしまい、多数の装着装置１８を測定する計測装
置３０に用いて計測してオフセットデータで対応するほ
うが、装置１８の繰り返し精度が良い場合には、安価で
同等な精度を達成できる

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、カメラを用いて
基板を移動させながら撮像して装着すべき位置に対する
部品のずれを測定できるので、作業者の目視によらず正
確な位置ずれの測定ができ、しかもカメラの基板に対す
る移動距離を検出しているのでカメラを基板に対して相
対的に移動させる場合の移動誤差を無くして測定がで
き、正確な装置の精度の評価ができると共に、装着すべ
き位置に正確に部品を装着させるようにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】装着位置計測装置、パーソナルコンピュータ及
び計測装置の制御ブロック図である。

【図２】電子部品装着装置を示す平面図である。

【図３】電子部品装着装置を示す側面図である。

【図４】装着位置計測装置を示す側面図である。

【図５】装着位置計測装置のＸＹテ−ブルを示す図４の
Ｘ−Ｘ矢視平面図である。

【図６】装着データを示す図である。

【図７】ヒストグラムを示す図である。

【符号の説明】

５ チップ状電子部品 ６ プリント基板 １８ 電子部品装着装置 ３０ 装着位置計測装置 ３１ ＸＹテ−ブル（移動手段） ３２ ＣＣＤカメラ ４１ Ｘ方向ポジションスケール（検出手段） ４２ Ｙ方向ポジションスケール（検出手段） ５０ 制御部（検出手段） ５４ 認識部（算出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 友二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 竹村 郁夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 冨福 毅 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品装着装置により装着すべき位置
   を指定した指定データに基づきプリント基板に装着され
   た電子部品の該装着すべき位置に対するずれを装着部品
   をカメラが撮像して計測し、該ずれを補正して電子部品
   を装着できるように電子部品装着装置に補正データを設
   定する装着位置ずれ補正方法において、前記電子部品装
   着装置により前記指定データに基づき電子部品が装着さ
   れた前記基板と該基板上の電子部品を撮像するカメラと
   を相対的に移動させカメラを装着された電子部品上に位
   置させる移動工程と、該移動工程によるカメラと基板と
   の相対的移動距離を検出する検出工程と、該検出工程で
   検出した移動距離及びカメラの撮像した画面から認識さ
   れた電子部品の位置に基づき装着された電子部品の装着
   すべき位置に対するずれを算出する算出工程と該算出工
   程で算出されたずれ量に基づき前記指定データを補正す
   るための補正データを前記装着装置に記憶設定させる設
   定工程とよりなる装着位置ずれ補正方法。
2. 【請求項２】 電子部品装着装置により装着すべき位置
   を指定した指定データに基づきプリント基板に装着され
   た電子部品の該装着すべき位置に対するずれをカメラに
   より装着された電子部品を撮像して認識処理することに
   より計測する装着位置計測装置において、電子部品を撮
   像する前記カメラと前記基板とを相対的に移動させ前記
   カメラを装着された電子部品上に位置させる移動手段
   と、該移動手段によるカメラと基板との相対的移動距離
   を検出する検出手段と、該検出手段が検出した移動距離
   及びカメラの撮像した画面内での電子部品の位置に基づ
   き装着された電子部品の装着すべき位置に対するずれを
   算出する算出手段とよりなる装着位置計測装置。