JPH09246794A - 電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるノズルの位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板認識用のカメラを一体的に備えた移載ヘ
ッドにより、パーツフィーダの電子部品を基板に移送搭
載するにあたり、電子部品を真空吸着するノズルのカメ
ラに対する位置を簡単かつ正確に求めることができる電
子部品実装装置および電子部品実装装置におけるノズル
の位置検出方法を提供すること。 【解決手段】 移載ヘッド２０はノズル２１１，２１
２，２１３を有し、また基板認識用のカメラ３２が一体
的に設けられる。カメラ３２は治具３５を保持し、治具
３５にはターゲット３６が開孔される。移載ヘッド２０
をラインセンサ５２を有する認識ユニット５の上方を移
動させることによりターゲット３６とノズル２１１，２
１２，２１３の画像を入手する。またカメラ３２でター
ゲット３６の画像を入手し、２つの画像を合成すれば、
カメラ３２の光軸に対するノズル２１１，２１２，２１
３の正確な位置が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を移載ヘ
ッドのノズルに真空吸着して基板に移送搭載する電子部
品実装装置および電子部品実装装置のノズルの位置検出
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置は、パーツフィーダに
備えられた電子部品を移載ヘッドのノズルに真空吸着し
てピックアップし、基板の所定の座標位置に移送搭載す
るようになっている。この場合、電子部品を基板に搭載
するのに先立って、基板の位置認識を行って基板の位置
を正確に把握する必要があり、このため移載ヘッドには
基板認識用のカメラが一体的に設けてある。またこの種
の電子部品実装装置において、電子部品を高い位置精度
で基板に搭載するためには、基板認識用のカメラに対す
るノズルの正確な位置を把握しておく必要があり、この
ためノズルの位置検出が行われる。

【０００３】従来、ノズルの位置検出は、次のようにし
て行われていた。すなわち、ノズルに換えて移載ヘッド
にコーンを保持させ、このコーンで基板に打痕をつけ、
この打痕の位置を基板認識用のカメラで検出することに
より、この打痕をノズルの位置としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
方法は、コーンを移載ヘッドに着脱せねばならないので
面倒であり、かつ自動化は困難であって、しかも高い検
出精度を得にくく、再現性も得にくいなどの多くの問題
点があった。

【０００５】したがって本発明は、基板認識用のカメラ
に対する移載ヘッドのノズルの位置を自動的に、しかも
高精度で再現性よく求めることができる電子部品実装装
置および電子部品実装装置におけるノズルの位置検出方
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】このために本発明の電子
部品実装装置は、移載ヘッドと一体的に基板認識用のカ
メラを設け、かつこのカメラの視野内にこのカメラおよ
び前記認識ユニットで位置認識されるターゲットを有す
る治具を設けたものである。

【０００７】また移載ヘッドを認識ユニットの上方を移
動させて、この認識ユニットにより移載ヘッドのノズル
およびこの移載ヘッドと一体に設けられた基板認識用の
カメラの視野に設けられたターゲットの位置を認識する
工程と、前記基板認識用のカメラにより前記ターゲット
の位置を認識する工程と、前記２つの認識結果に基づい
て前記基板認識用のカメラに対する前記ノズルの位置を
求める工程とを構成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明によれば、認識ユニットで
ターゲットとノズルの位置を認識し、また基板認識用の
カメラでターゲットの位置を認識し、これらの認識結果
を合成することにより、ノズルの位置を自動的かつ高精
度で求めることができる。

【０００９】次に、本発明の一実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、本発明の一実施の形態における
電子部品実装装置の斜視図、図２は同電子部品実装装置
の平面図、図３は同電子部品実装装置に備えられた移載
ヘッドと認識ユニットの斜視図、図４は同電子部品実装
装置の制御系のブロック図、図５は同認識ユニットの画
像図、図６は同認識ユニットの反転画像図、図７は同基
板認識用カメラの画像図、図８は同反転画像とカメラの
画像の合成図である。

【００１０】図１および図２において、基台１の上面に
は、基板２の位置決め部としてのガイドレール３が設け
られている。基板２はガイドレール３に沿って搬送さ
れ、かつ所定の位置にクランプして位置決めされる。ガ
イドレール３の両側方にはパーツフィーダ４が多数個並
設されている。各々のパーツフィーダ４は、様々な品種
の電子部品を備えている。ガイドレール３とパーツフィ
ーダ４の間には、認識ユニット５が設けられている。図
３において、認識ユニット５はケース５１の内部にライ
ンセンサ５２を収納して構成されており、ケース５１の
上面にはスリット５３が形成されている。

【００１１】図１および図２において、基台１の両側部
にはＹテーブル１１が設置されている。Ｙテーブル１１
の内部には、Ｙ方向の送りねじ１２およびレール１３が
設けられている。１４は送りねじ１２を回転させるＹ軸
モータである。またＹテーブル１１上にはＸテーブル１
５が架設されている。Ｘテーブル１５の内部には、Ｘ方
向の送りねじ１６とレール１７が設けられている。１８
は送りねじ１６を回転させるＸ軸モータである。

【００１２】Ｘテーブル１５には移載ヘッド２０が保持
されている。Ｙ軸モータ１４が駆動すると、Ｘテーブル
１５は送りねじ１２に沿ってＹ方向へ移動する。またＸ
軸モータ１８が駆動すると、移載ヘッド２０は送りねじ
１６に沿ってＸ方向へ移動する。これにより、移載ヘッ
ド２０はＸ方向やＹ方向へ水平移動する。

【００１３】図３において、移載ヘッド２０は３本のノ
ズル２１１，２１２，２１３を有している。各々のノズ
ル２１１，２１２，２１３は、バックプレート２２が装
着されている。バックプレート２２は、ノズル２１１，
２１２，２１３の下端部に真空吸着された電子部品９を
認識ユニット５で観察するときの光拡散板となる。２３
はコの字形のブラケットであり、その上面にはＺ軸モー
タ２４が装着されている。２５はＺ軸モータ２４に駆動
される垂直な送りねじであって、ナット２６が装着され
ている。ノズル２１１，２１２，２１３と一体のノズル
シャフト２７はナット２６に結合されている。したがっ
てＺ軸モータ２４が駆動して送りねじ２５が回転する
と、ナット２６は送りねじ２５に沿って上下動し、ノズ
ル２１１，２１２，２１３も上下動する。

【００１４】２８はθモータであって、その出力軸とノ
ズルシャフト２７に装着されたプーリ２９にはベルト３
０が調帯されている。したがってθモータ２８が駆動す
ると、ノズル２１１，２１２，２１３はその軸心を中心
に回転し、これによりノズル２１１，２１２，２１３の
下端部に真空吸着された電子部品９の回転方向の角度を
補正する。

【００１５】図３において、移載ヘッド２０には基板認
識用のカメラ３２が一体的に設けられている。カメラ３
２の下部には鏡筒３３、３４が設けられている。鏡筒３
４には治具３５が着脱自在に保持されている。治具３５
は板体を箱形に屈曲したものであり、その下面センター
には小孔状のターゲット３６が開孔されている。図３に
おいて、３本のノズル２１１，２１２，２１３とターゲ
ット３６は、Ｘ方向の同一直線上に位置しており、した
がって移載ヘッド２０をＸ方向（ラインセンサ５２の長
手方向であるＹ方向と直交する方向）へ直線的に移動さ
せれば、ラインセンサ５２によってターゲット３６、ノ
ズル２１１，２１２，２１３を一括して高速度で認識で
きる。

【００１６】図４において、ラインセンサ５２とカメラ
３２は、それぞれ認識部４１，４２を介して制御部（Ｃ
ＰＵ）４３に接続されている。またＸ軸モータ１８、Ｙ
軸モータ１４、Ｚ軸モータ２４、θモータ２８は、移載
ヘッド駆動部４４を介して制御部４３に接続されてい
る。４５は記憶部であって、制御部４３に取り込まれた
画像データやプログラムデータなどの様々なデータを記
憶する。また制御部４３は、記憶部４５のデータを読み
取りながら、各要素を制御する。

【００１７】この電子部品実装装置は上記のような構成
より成り、次にパーツフィーダ４に備えられた電子部品
９を基板２に移送搭載する動作について説明する。まず
基板２をガイドレール３に沿って搬送して所定の位置に
クランプする。次に移載ヘッド２０を水平方向に移動さ
せながら、この移載ヘッド２０に取り付けられた基板認
識用のカメラ３２で、基板２に形成された認識マーク
（図示せず）等の基板２の位置を特定できるものを撮像
する。そして認識部４２で認識マークの位置を検出し、
制御部４３で基板２の位置（電子部品の搭載位置）が認
識される。基板２の位置に関するデータは記憶部４５に
一時的に格納される。次に図１および図２において、Ｘ
軸モータ１８とＹ軸モータ１４が駆動することにより、
移載ヘッド２０はパーツフィーダ４の上方へ移動する。
そこでＺ軸モータ２４が駆動することにより、ノズル２
１１，２１２，２１３は下降・上昇動作を行って、パー
ツフィーダ４に備えられた電子部品９を真空吸着してピ
ックアップする。この場合、移載ヘッド２０は３本のノ
ズル２１１，２１２，２１３を有するので、パーツフィ
ーダ４のピックアップ位置上をＸ方向へ移動し、各々の
ノズル２１１，２１２，２１３に順次下降・上昇動作を
行わせて、各々の下端部に電子部品９を真空吸着してピ
ックアップする。

【００１８】次に移載ヘッド２０は認識ユニット５の上
方へ移動し、図３に示すようにＸ方向へ直線的に移動す
ることにより、各ノズル２１１，２１２，２１３に真空
吸着された電子部品９の位置認識を連続的に行う。次に
移載ヘッド２０は基板２の上方へ移動し、そこでノズル
２１１，２１２，２１３に順に下降・上昇動作を行わせ
て、各々の電子部品９を基板２の所定の座標位置に搭載
する。なおこの搭載に先立って、電子部品９の位置ずれ
を補正する。この補正は、認識ユニット５の認識結果に
したがって行われる。すなわち、認識ユニット５によ
り、各電子部品９の画像データが認識部４１に入手され
るが、認識部４２はこの画像データを解析してノズル２
１１，２１２，２１３に対する電子部品９のＸ方向、Ｙ
方向、θ方向の位置ずれを計算する。制御部４３は、こ
のＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置ずれと、予め基板認識
で求めた基板の位置およびカメラ３２の基準点に対する
ノズル２１１，２１２，２１３の相対的な位置関係に基
づいて、移載ヘッド２０の移動量の補正値が求められ
る。そしてＸ方向およびＹ方向の位置ずれは、Ｘ軸モー
タ１８およびＹ軸モータ１４の回転量を前述した補正値
に基づいて加減することにより補正し、またθ方向の位
置ずれは、θモータ２８を駆動してノズル２１１，２１
２，２１３を回転させることにより補正する。

【００１９】この電子部品実装装置は、上記のようにし
て電子部品９を基板２に搭載するのであるが、この場
合、電子部品９を基板２に高い位置精度で搭載するため
に先ずカメラ３２の基準点に対するノズル２１１，２１
２，２１３の正確な位置を予め把握しておかねばならな
い。そこで次に、図５〜図８を参照して、カメラ３２の
基準点に対するノズル２１１，２１２，２１３の正確な
位置を検出する方法を説明する。なおカメラ３２で基板
２の認識を行う場合は、治具３５はカメラ３２から取り
はずす。

【００２０】まず図３に示すように、移載ヘッド２０を
認識ユニット５の上方をＸ方向へ直線的に移動させ、タ
ーゲット３６、ノズル２１１，２１２，２１３の画像を
入手する。図５は、このようにして入手された画像を示
す。なお、説明をわかりやすくするために、図５を左右
反転させた図６を用いて説明を行なう。ターゲット３６
およびノズル２１１，２１２，２１３の位置は、認識部
４１で認識され、制御部４３へ出力される。図６中、０
はラインセンサ５２で入手された画像の基準点（ライン
センサ５２の基準点）であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｊは基準点
０から各ノズルの画像の位置を示すベクトルである。

【００２１】次にカメラ３２でターゲット３６の画像を
入手する。ターゲット３６の位置は認識部４２で認識さ
れ、制御部４３へ出力される。図７はターゲット３６の
画像、Ｋは基準点０’からのターゲット３６の位置を示
すベクトルである。また０’はカメラ３２で入手された
画像の基準点であり、この基準点０’はカメラ３２の基
準点である。次に制御部４３は、ベクトルＡ，Ｂ，Ｃ，
ＪおよびベクトルＫに基づいて、基準点０’に対するノ
ズル２１１，２１２，２１３の位置を算出して求める。
図８は説明を理解しやすくするために図６と図７を合成
した図である。Ｍは基準点０’から基準点０までのベク
トルすなわちラインセンサ５２の基準点０とカメラ３２
の基準点０’の相対的な位置関係を示すベクトルであ
る。また基準点０’から各ノズルまでのベクトル（すな
わちカメラ３２の基準点０’に対する各ノズルの座標位
置）は、図示するようにＡ＋Ｍ、Ｂ＋Ｍ、Ｃ＋Ｍ、Ｊ＋
Ｍとなる。なおカメラ３２は上方からターゲット３６を
認識するのに対し、ラインセンサ５２はこれと反対の下
方からノズル２１１，２１２，２１３やターゲット３６
を認識するので、図５の画像を図６に示すように左右に
反転することにより認識方向を統一したうえで、図８に
示すように２つの画像を合成したものである。

【００２２】制御部４３は、まずＭ＝Ｋ−Ｊよりベクト
ルＭを求める。次に制御部４３は、カメラ３２の基準点
に対する各ノズルの位置をＡ＋Ｍ，Ｂ＋Ｍ，Ｃ＋Ｍを算
出して求め、記憶部４５に記憶する。

【００２３】以上のように本方法によれば、カメラ３２
の基準点に対する各ノズル２１１，２１２，２１３の位
置を簡単にしかも正確に検出することができる。また上
述したノズルの位置検出は、ノズルの交換時などに頻繁
に行われるが、本方法によれば、いつでも簡単にかつ再
現性よくノズルの位置検出を行うことができる。なお本
実施の形態の移載ヘッド２０は、３本のノズル２１１，
２１２，２１３を有しているが、移載ヘッド２０が有す
るノズルの数は何本でもよいものである。さらに治具３
５の取付位置は、ターゲット３６がカメラ３２の視野内
に位置するような場所であれば移載ヘッド２０のどの位
置でもよい。また治具３５は必ずしも着脱自在でなくて
もよく、移載ヘッド２０に常備し、通常はカメラ３２の
視野の外に退避させ、ノズルの位置を検出するときにカ
メラ３２の視野内へ移動してくるように構成してもよ
い。さらにターゲット３６の形状や構造は、カメラ３２
とラインセンサ５２の両方から観察できるものであれば
よく本実施の形態に限定されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、基板認識用のカメラに
対するノズルの位置を、いつでも簡単に、しかも精度よ
く求めることができるので、ノズルの位置を常に正確に
把握し、電子部品を位置精度よく基板に搭載することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における電子部品実装装
置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における電子部品実装装
置の平面図

【図３】本発明の一実施の形態における電子部品実装装
置に備えられた移載ヘッドと認識ユニットの斜視図

【図４】本発明の一実施の形態における電子部品実装装
置の制御系のブロック図

【図５】本発明の一実施の形態における認識ユニットの
画像図

【図６】本発明の一実施の形態における認識ユニットの
反転画像図

【図７】本発明の一実施の形態における基板認識用カメ
ラの画像図

【図８】本発明の一実施の形態における反転画像とカメ
ラの画像の合成図

【符号の説明】

２ 基板 ３ ガイドレール ４ パーツフィーダ ５ 認識ユニット ９ 電子部品 ２０ 移載ヘッド ３２ カメラ ３５ 治具 ３６ ターゲット ５２ ラインセンサ ２１１，２１２，２１３ ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の位置決め部と、パーツフィーダに備
   えられた電子部品をノズルの下端部に真空吸着してピッ
   クアップし位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載
   する移載ヘッドと、移載ヘッドの移動路の下方に設けら
   れた認識ユニットとを備えた電子部品実装装置であっ
   て、 前記移載ヘッドと一体的に基板認識用のカメラを設け、
   かつこのカメラの視野内にこのカメラおよび前記認識ユ
   ニットで位置認識されるターゲットを有する治具を設け
   たことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】移載ヘッドを認識ユニットの上方を移動さ
   せて、この認識ユニットにより移載ヘッドのノズルおよ
   びこの移載ヘッドと一体に設けられた基板認識用のカメ
   ラの視野に設けられたターゲットの位置を認識する工程
   と、前記基板認識用のカメラにより前記ターゲットの位
   置を認識する工程と、前記２つの認識結果に基づいて前
   記基板認識用のカメラに対する前記ノズルの位置を求め
   る工程と、を含むことを特徴とする電子部品実装装置に
   おけるノズルの位置検出方法。