JPH088588A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品および検出部のサイズにかかわら
ず、実装すべき電子部品の吸着位置を正確に検出するこ
とができる電子部品実装装置を提供する。 【構成】 ラインセンサアレイ３とレーザ光源ユニット
の中心軸ＣＣ上に、既知の点Ａ、Ｂを定義する（ライン
センサアレイ３の端部からの距離はそれぞれＬ1,Ｌ
3）。まず、吸着ノズル４を点Ａに移動し、エッジ５Ａ
のラインセンサアレイ３右端部からの距離（射影）ＡL
を測定し、この距離ＡLを求め、さらに、点Ｂに移動し
（移動量Ｌ3−Ｌ1）、電子部品５の右側のエッジ５Ｂの
ラインセンサアレイ３右端部からの距離ＢLを測定す
る。これら部品幅ＷxはＷx＝（Ｌ3−Ｌ1）＋ＡL−ＢLと
求められ、さらに、吸着ノズル４からエッジ５Ａまでの
距離ＡDXは既知であるからこの値ＡDXからと部品幅Ｗx
からＸ方向の電子部品５のオフセットを求めることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品実装装置、特に
実装すべき電子部品の射影を光学的に検出することによ
り、電子部品の実装位置を制御する電子部品実装装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チップマウンタなどの実装装
置において、回路基板にＩＣなどの方形の電子部品を実
装するに際し、ＣＣＤカメラを用いて取得した画像に対
して画像認識処理を行なうことにより電子部品の位置決
めを非接触で行なう手法が知られている。

【０００３】このような装置では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に沿っ
た３次元方向に移動可能な、電子部品保持手段としての
吸着ノズルにより、供給された部品を負圧により吸着
し、その部品を吸着ノズルの中心を基準として、基板上
の指定された位置に正確に搬送しなければならない。

【０００４】このために、吸着ノズルにより吸着した部
品の基準軸線（ＸまたはＹ軸）に対する傾きおよび位置
を正確に測定して、規定の向きに対する傾きおよび吸着
ノズルの中心と部品の中心の位置ずれを補正する必要が
ある。

【０００５】図６は、電子部品の位置決め装置の構成を
示している。図において、符号５は位置決めすべき電子
部品、４はチップマウンタの吸着ヘッドを構成する吸着
ノズルである。吸着ノズル４に吸着された電子部品５の
回転角度、吸着ノズル４に対する吸着位置を検出するた
め、レーザーダイオード１の光をコリメータレンズ２に
より平行光に変換し、電子部品５を照明するようになっ
ている。

【０００６】この平行光束６は電子部品５を照明し、電
子部品５により遮光されなかったものがラインセンサア
レイ３により受光される。

【０００７】このレーザ光による平行光束６の幅および
ラインセンサアレイ３の有効検出長が電子部品５の対角
線の長さより大きければ、電子部品５を吸着した吸着ノ
ズル４を図示のようにラインセンサアレイ３の中心位置
ＣＣに位置決めし、回転させることによって電子部品５
の吸着位置を検出することができる。

【０００８】つまり、電子部品５の回転により、ライン
センサアレイ３で検出される影の幅Ｗが変化し、電子部
品５の対向する平行光束６の光軸Ｌｃと平行になった
時、図７に示すように影Ｗの幅が極小になる。

【０００９】この影Ｗの幅は、図６に示すようにライン
センサアレイ３を構成する受光素子３ａのうち、受光出
力がスレッショルドレベルＶｓ以下の素子数、すなわち
２値化した出力が０のビット数を計数することにより得
られる。

【００１０】すなわち、影Ｗの幅が極小となった時点ま
での電子部品５の回転角度すなわち吸着ノズル４の回転
角度θ１（図７）が平行光束６の光軸Ｌｃあるいはこれ
に直交する方向に対する電子部品５の傾き角度に対応
し、この時の影の中心位置、すなわちラインセンサアレ
イ３の出力がスレッショルドレベルＶｓ以下の受光素子
３ａのうち中央の素子の位置を電子部品５の光軸に直交
する方向の中心位置として検出することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図６のような機構で
は、位置検出が可能な電子部品のサイズに、制限がある
ことは明らかである。レーザ光源ユニット１０およびセ
ンサユニット１１の距離をできるだけ大きく取ったとし
ても、ラインセンサアレイ３の有効検出幅は有限であ
り、上記のようにラインセンサアレイ３の中心ＣＣに吸
着ノズル４を位置決めして電子部品５を回転させる方法
を取る限り、ラインセンサアレイ３の有効検出幅を越え
るサイズの電子部品５の位置を検出することができな
い。

【００１２】本発明の課題は、以上の問題を解決し、電
子部品および検出部のサイズにかかわらず、実装すべき
電子部品の吸着位置を正確に検出することができる電子
部品実装装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、実装すべき電子部品を保持す
る電子部品保持手段を有し、発光手段により照明された
前記電子部品保持手段に保持された電子部品の射影を受
光手段により検出することにより、前記電子部品保持手
段の電子部品の保持位置を検出し、この検出結果に基づ
き前記電子部品保持手段による電子部品の保持位置を制
御する電子部品実装装置において、前記発光手段および
受光手段から成る検出部に対して異なる複数の所定相対
位置に前記電子部品保持手段を位置決めし、この各所定
相対位置における前記電子部品の部分的な射影を順次測
定し、得られた部分的な射影の値に基づき電子部品の保
持位置を検出し、この検出結果に基づき前記電子部品保
持手段の部品実装時の位置制御を行なう構成を採用し
た。

【００１４】

【作用】以上の構成によれば、検出部に対して異なる複
数の所定相対位置に電子部品保持手段を位置決めし、こ
の各所定相対位置において電子部品の部分的な射影を順
次測定し、得られた部分的な射影の値に基づき電子部品
の保持位置を検出することにより、電子部品および検出
部のサイズに制限されることなく、電子部品の位置制御
を行なうことができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。

【００１６】図１に本発明を採用した電子部品実装装置
の要部の構成を示す。図１において、吸着ノズル４は真
空吸引機構などからなる吸着部１４により駆動され、ま
たＺ軸回りの回転角度はθモータ１５により制御され
る。θモータ１５は、モータドライバ１７を介してマイ
クロコンピュータ１８により制御される。吸着ノズル４
のＺ軸回りの回転角度はエンコーダ１６により検出さ
れ、後述のセンサ制御モジュール１２、ないしモータド
ライバ１７さらにマイクロコンピュータ１８にフィード
バックされる。

【００１７】チップマウンタの所定位置には、吸着ノズ
ル４により吸着した電子部品の回転角度を検出するため
の測定位置が確保され、この測定位置には、レーザ光源
ユニット１０およびセンサユニット１１が対向配置され
る。レーザ光源ユニット１０およびセンサユニット１１
には、それぞれ図６に示したレーザーダイオード１、コ
リメータレンズ２、およびラインセンサアレイ３が収納
されている。

【００１８】レーザ光源ユニット１０の駆動およびセン
サユニット１１による光検出は、センサ制御モジュール
１２により行なわれる。センサ制御モジュール１２は、
レーザ光源ユニット１０の駆動およびセンサユニット１
１による光検出に必要な駆動回路、およびマイクロコン
ピュータ１８から与えられた制御データをこの駆動回路
で扱えるよう変換する処理回路などから成る。

【００１９】本実施例では、レーザ光源ユニット１０の
駆動およびセンサユニット１１の中間位置に吸着ノズル
４を位置決めし、吸着した電子部品を検出することによ
り電子部品の吸着位置を求めるが、ラインセンサアレイ
３の検出長（幅）よりも電子部品のサイズが大きい場
合、レーザ光源ユニット１０の駆動およびセンサユニッ
ト１１の間で、図１のＸ軸方向に吸着ノズル４で吸着し
た部品を移動しつつ電子部品の幅を測定し、電子部品の
中心位置を求める。

【００２０】図２〜図４にこの様子を示す。また、図５
は、その際のマイクロコンピュータ１８の制御手順を示
している。

【００２１】本実施例では、ラインセンサアレイ３とレ
ーザ光源ユニットの中心軸ＣＣ上に、Ａ、Ｂ、Ｃの３つ
の点を定義する。これらの点Ａ、Ｂ、Ｃのラインセンサ
アレイ３の端部（図２では右端）からの距離は、それぞ
れＬ1,Ｌ3,Ｌ2 である。ここで、Ｌ2は、Ｌ2＝Ｗs／２
（Ｗsはラインセンサアレイ３の幅）で、点Ｃはライン
センサアレイ３の中心位置である。

【００２２】さらに、点Ａ、ＢはＬ2−Ｌ1＝Ｌ3−Ｌ2、
つまり、点Ｃから等距離に設定され、また適当なマージ
ンを含めてラインセンサアレイ３の左右の有効検出画素
に最も近い位置に設定される。

【００２３】このような構成において、電子部品５の吸
着位置を検出するには、図５のステップＳ１において、
電子部品５を吸着した吸着ノズル４を点Ｃに位置決め
し、ステップＳ２でラインセンサアレイ３により吸着ノ
ズル４をθモータ１５により回転させ、電子部品５の左
右のエッジを検出できるか、つまり、前述の従来方式で
吸着位置を検出できるかどうかを判定する。従来方式で
吸着位置を検出できる場合には、ステップＳ３において
前述の従来方式により電子部品５の吸着位置を検出する
処理を行なう。

【００２４】従来方式で吸着位置を検出できない場合に
は、ステップＳ４において、図３のように吸着ノズル４
を点Ａに位置決めする。図３では、説明を容易にするた
め、ラインセンサアレイ３と電子部品５の一辺が平行に
なっているが、吸着ノズル４のある回転角度θにおける
電子部品５の吸着ノズル４に対するｘ軸方向のオフセッ
トを求める（あるいはさらにｙ軸方向のオフセットを求
め、電子部品５の吸着位置の芯を出す）という意味では
必ずしも図示のようにラインセンサアレイ３と電子部品
５の一辺が平行になっている必要はない。

【００２５】そして、この状態で、電子部品５の図中左
側のエッジ５Ａのラインセンサアレイ３右端部からの距
離ＡLを測定する（ステップＳ５）。この距離ＡLから、
点Ａにある吸着ノズル４からエッジ５Ａまでの距離ＡDX
は、図示のように ＡDX＝ＡL−Ｌ1 …（１） と求めることができる。

【００２６】次に、図４のように吸着ノズル４を図の左
方向に移動し（ステップＳ６）、点Ｂに移動する（移動
量は（Ｌ3−Ｌ1））。これにより今度は、電子部品５の
右側のエッジ５Ｂのラインセンサアレイ３右端部からの
距離ＢLを測定する（ステップＳ７）。

【００２７】ここで、電子部品５のｘ方向の幅Ｗxは、 Ｗx＝Ｌ3＋ＡDX−ＢL …（２） であるから、先の（１）式より、 Ｗx＝（Ｌ3−Ｌ1）＋ＡL−ＢL …（３） つまり、点ＡからＢまでの移動量（Ｌ3−Ｌ1）に、ステ
ップＳ５、Ｓ７で測定したエッジ距離ＡLを加算し、ま
た、ＢLを減算したものが電子部品５の幅Ｗxである。

【００２８】したがって、電子部品５の吸着位置のｘ軸
方向のオフセットＸFは、（１）式と（３）式より、 ＸF＝ＡDX−Ｗx／２ …（４） と求めることができる（ステップＳ８）。

【００２９】さらに、電子部品５をθモータ１５により
９０°回転させ（ステップＳ９）、ステップＳ１０にお
いてステップＳ４〜Ｓ８におけるのと全く同様の処理を
行うことにより、ｙ軸方向のオフセットＹFを求めるこ
とができる（ステップＳ１０）。ｘ軸方向のオフセット
ＸF、およびｙ軸方向のオフセットＹFが判明すれば、そ
れに応じて電子部品５の吸着位置を部品の中心位置に
（つまり２次元平面内で）補正することができる。

【００３０】上記のようにして、ラインセンサアレイ３
の検出幅よりも大きな部品の吸着位置補正を行なうこと
ができる。検出できる最大のｘまたはｙ軸方向の部品幅
は、理論上、２（Ｗs−Ｌ1）ということになり、ほぼラ
インセンサアレイ３の幅の２倍の部品を測定することが
できる（ただし、吸着ノズル４の吸着位置が電子部品の
中心からずれていれば、検出可能な最大幅はこれより小
さくなる）。また、通常、部品実装の用途では、ｘまた
はｙ軸方向の双方について部品を測定する必要があるの
で、ラインセンサアレイ３とレーザ光源ユニット１０間
の距離が測定可能な部品幅を制限することになる。

【００３１】なお、以上では、ラインセンサアレイ３と
電子部品５の一辺が平行になっている状態で説明した
が、上述の処理の適当な時点で（たとえば図３の状
態）、エッジ距離が最も小さくなるように電子部品５の
角度を補正することにより、ラインセンサアレイ３と電
子部品５の一辺が平行になるように制御でき、またこの
位置を基準として電子部品５の回転位置を任意の角度に
制御することができる。

【００３２】また、以上の実施例では、点Ａ、Ｂをライ
ンセンサアレイ３の幅方向に関して内側かつラインセン
サアレイ３の中心点Ｃから等距離の位置に取っている
が、点Ａ、Ｂは任意の既知の位置に設定すればよい。た
とえば、点Ａ、あるいはＢをラインセンサアレイ３の外
側に設けることにより、測定可能な部品の幅を大きくす
ることができる。

【００３３】ただし、この場合は、測定可能な部品の最
小幅に関して制限が生じるのはいうまでもない（たとえ
ば、点Ａ、あるいはＢに吸着ノズル４を移動した際、ラ
インセンサアレイ３に部品の影がかからなくなることが
あり得る）。

【００３４】この点に鑑み、測定すべき部品のサイズに
応じて、たとえば、点Ａ、あるいはＢの位置を適当な位
置に自動的に設定し（たとえば、部品のエッジがライン
センサアレイ３で検出できる位置に吸着ノズルを移動し
その点を点Ａ、あるいはＢとする）、設定した点Ａ、あ
るいはＢを用いて上記の演算を行なうことも考えられ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、検出部に対して異なる複数の所定相対位置に電子部
品保持手段を位置決めし、この各所定相対位置において
電子部品の部分的な射影を順次測定し、得られた部分的
な射影の値に基づき電子部品の保持位置を検出すること
により、電子部品および検出部のサイズに制限されるこ
となく、電子部品の位置制御を行なうことができ、電子
部品および検出部のサイズにかかわらず、実装すべき電
子部品の吸着位置を正確に検出することができ、これに
基づいて高精度な部品実装を行なうことができる優れた
電子部品実装装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した電子部品実装装置の要部の構
成を示した説明図である。

【図２】本発明を採用した電子部品実装装置の検出系の
構造を示した説明図である。

【図３】本発明を採用した電子部品実装装置の部品吸着
位置検出動作を示した説明図である。

【図４】本発明を採用した電子部品実装装置の部品吸着
位置検出動作を示した説明図である。

【図５】本発明を採用した電子部品実装装置における部
品吸着位置検出処理を示したフローチャート図である。

【図６】電子部品の角度ないし中心の検出処理機構の概
要を示した説明図である。

【図７】従来の電子部品の角度ないし中心の検出処理を
示した説明図である。

【符号の説明】

３ ラインセンサアレイ ４ 吸着ノズル ５ 電子部品 ６ 平行光束 １０ レーザ光源ユニット １１ センサユニット １２ センサ制御モジュール １５ θモータ １６ エンコーダ １７ モータドライバ １８ マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装すべき電子部品を保持する電子部品
   保持手段を有し、発光手段により照明された前記電子部
   品保持手段に保持された電子部品の射影を受光手段によ
   り検出することにより、前記電子部品保持手段の電子部
   品の保持位置を検出し、この検出結果に基づき前記電子
   部品保持手段による電子部品の保持位置を制御する電子
   部品実装装置において、 前記発光手段および受光手段から成る検出部に対して異
   なる複数の所定相対位置に前記電子部品保持手段を位置
   決めし、この各所定相対位置における前記電子部品の部
   分的な射影を順次測定し、得られた部分的な射影の値に
   基づき電子部品の保持位置を検出し、この検出結果に基
   づき前記電子部品保持手段の部品実装時の位置制御を行
   なうことを特徴とする電子部品実装装置。