JPH09307298A - チップ部品の位置検出方法及び同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品吸着状態検出の処理効率を高めつつ、部
品の吸着状態に拘らず当該処理に要する時間を均一化す
る。 【解決手段】 実装機のヘッドユニットに具備されてい
るノズル部材２１に吸着されたチップ部品２０に光を照
射してチップ部品２０の投影を検出する検知ユニット３
０を備え、この検知ユニット３０は、点状の第１光源３
２ａ〜第８光源３２ｈを有してこの光源３２から上記チ
ップ部品２０に拡散光を照射する照射部３１と、上記チ
ップ部品２０を挾んで照射部３１と対向する受光部３５
とで構成されている。また、第１光源３２ａ〜第８光源
３２ｈから選択的に拡散光を照射したときの受光部３５
からの投影検出データと照射部３１の当該投影にかかる
光源３２ａ〜光源３２ｈ、受光部３５及びノズル部材２
１の位置関係を示す所定のデータとに基づいて部品吸着
状態を調べる演算処理手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実装機においてノ
ズル部材に吸着されたチップ部品の吸着状態を検出する
チップ部品の位置検出方法及び同装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノズル部材を有する部品装着用の
ヘッドユニットにより、テープフィーダー等の部品供給
部からＩＣ等の小片状のチップ部品を吸着して、位置決
めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の
所定位置に装着するようにした実装機が一般に知られて
いる。この種の実装機では、例えば、上記ヘッドユニッ
トが平面上でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされる
とともに、ノズル部材がＺ軸方向に移動可能かつ回転可
能とされ、各方向の駆動機構が設けられている。

【０００３】また、この種の実装機において、ノズル部
材に吸着されたチップ部品に光を照射してチップ部品の
投影を検出する光学的検知手段を設け、この光学的検知
手段による投影の検出に基づいて上記ノズル部材による
部品吸着状態、例えば部品吸着位置のずれや傾きを検出
し、それに応じて部品装着位置の補正等を行なうように
した装置も一般に知られている。

【０００４】光学的検知手段としては、平行光線の照射
部及び受光部をノズル部材が通過する空間を挾んで対向
配置し、ノズル部材に吸着された部品に対して照射部か
ら平行光線を照射して受光部での当該部品の投影幅を検
出するようにしたものが主流である。しかし、この検知
手段では平行光線を照射するために、レーザー発生源、
集光レンズ、ミラー及び平行光形成レンズ等を照射部に
装備する必要があり、光学的検知手段の大型化、あるい
はコスト高を招くという問題があった。

【０００５】そこで、本願出願人は、この問題を解決す
べく、ノズル部材に吸着されたチップ部品をノズル軸周
りに回転させながら点状の光源からチップ部品に対して
拡散光を照射し、拡散光による受光部からの投影検出デ
ータと上記照射部、受光部及びノズル部材の位置関係を
示す所定のデータとに基づいて部品吸着状態を調べる装
置を開発して出願している（平成７年 特許願 第３０９
４９４号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置によれば、
拡散光をそのまま用いることができるので、平行光線を
形成するためのレンズ等が不要となる。そのため、光学
的検知手段の大型化等を効果的に抑えることが可能とな
り、所期の目的を達成することができる。

【０００７】しかし、次の点において改良する余地があ
る。

【０００８】すなわち、上記の装置では、受光部の基準
位置と投影端部との距離が最小となるときのノズル回転
角と前記最小距離を求める必要があり、ノズル部材を定
速で回転させながら受光部からの投影検出データやエン
コーダからの回転角データという多くのデータを逐次サ
ンプリングしながら処理することが要求される。そのた
め、部品吸着状態検出のための処理に比較的時間を要す
る場合がある。また、チップ部品を回転させながら投影
端部までの最小距離を調べるので、チップ部品の吸着状
態のバラツキに応じて部品吸着状態の検出時間にバラツ
キが生じ易い。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、部品吸着状
態検出の処理効率を高めつつ、部品の吸着状態に拘らず
当該処理に要する時間を均一化することができるチップ
部品の位置検出方法及び同装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、実装機のヘッドユニットに具備されてい
るノズル部材に吸着されたチップ部品に対して光を照射
する照射部と、上記チップ部品を挟んで上記照射部と対
向する位置で光を受光する受光部とを有する光学的検知
手段を用い、上記投影の検出に基づいて、上記ノズル部
材に吸着されたチップ部品の位置を検出する方法におい
て、上記照射部に点状の光源を複数並べて設け、これら
の光源から選択的に上記チップ部品に拡散光を照射して
上記受光部における部品の投影を測定し、この部品投影
測定に基づく処理として、上記受光部上での所定の基準
位置から投影の端部までの距離を検出し、この距離と、
この距離検出にかかる照射部の光源、受光部及びノズル
部材の位置関係についての既知のデータとからチップ部
品のコーナーの位置を求め、このコーナーの位置に基づ
いてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び
傾きを求めるようにしたものである。

【００１１】この方法によると、チップ部品に対して照
射部のいずれかの光源が選択的に発光され、これにより
形成される受光部上での投影端部から基準位置までの距
離と、この距離検出にかかる光源、受光部及びノズル部
材の位置関係についての既知のデータとからチップ部品
のコーナーの位置が求められ、このコーナーの位置から
チップ部品の位置ずれ及び傾きが求められる。そのた
め、上記距離の最小値を求めるべくノズル部材を回転さ
せながら上記距離やノズル回転角の検出データを逐次サ
ンプリング、処理する従来装置に比べると、少ない検出
データでチップ部品の位置ずれ及び傾きを求めることが
可能となる。

【００１２】この方法において、異なる２つの光源から
順次上記チップ部品に拡散光を照射し、各光源からの拡
散光に対応する上記受光部上での基準位置から投影の端
部までの距離をそれぞれ検出し、これらの距離と、上記
各光源、受光部及びノズル部材の位置関係に基づいてチ
ップ部品の１つのコーナーの位置を求め、さらにこの処
理を繰り返すことによりチップ部品の少なくとも２つの
コーナーの位置を求め、これらのコーナーの位置に基づ
いてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び
傾きを求めるようにすれば、ノズル部材に吸着されたチ
ップ部品の位置ずれ及び傾きを容易に演算することが可
能となる。

【００１３】また、ノズル部材を原点として上記照射部
と受光部の配置方向をＸ軸方向とするとともに、これに
直交する方向をＹ軸方向とし、第１のノズル回転角下で
異なる２つの光源から順次チップ部品に拡散光を照射し
てコーナーのＹ軸方向の位置を求め、次にノズル部材を
略９０°回転させた第２のノズル回転角下で異なる２つ
の光源から順次チップ部品に拡散光を照射して上記コー
ナーのＹ軸方向の位置を求め、この第２のノズル回転角
下での上記コーナーのＹ軸方向の位置を第１の回転角下
での上記コーナーのＸ軸方向の位置として上記コーナー
の位置を求めるようにすれば、コーナーの位置をより精
度よく求めることが可能となる。

【００１４】また、本発明は、実装機のヘッドユニット
に具備されているノズル部材に吸着されたチップ部品に
光を照射してチップ部品の投影を検出する光学的検知手
段を備えた実装機において、複数の点状の光源を有して
これらの光源から上記チップ部品に拡散光を照射する照
射部と、上記チップ部品を挾んで上記照射部と対向する
位置で光を受光する受光部とで上記光学的検知手段を構
成するとともに、上記照射部の各光源のうちチップ部品
のコーナーの投影に適した光源から選択的に拡散光を照
射させる手段と、上記受光部からの投影検出データと当
該投影検出データにかかる照射部の光源、受光部及びノ
ズル部材の位置関係を示す所定のデータとに基づいてチ
ップ部品の上記コーナーの位置を求め、このコーナーの
位置に基づいてノズル部材に吸着されたチップ部品の位
置ずれ及び傾きを求める演算処理手段とを設けたもので
ある。

【００１５】この装置によれば、上記のような方法に基
づいてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及
び傾きを自動的に求めることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１７】図１及び図２は、本発明の装置が具備され
る実装機の一例を示している。同図に示すように、実装
機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が
配置され、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送さ
れ、所定の装着作業位置で停止されるようになってい
る。上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置さ
れている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダー
を備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えて
いる。

【００１８】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニ
ット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部
品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施形態では
Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上
でＸ軸と直交する方向）に移動することができるように
なっている。

【００１９】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の
固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動さ
れるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上
にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持
部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ
軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ
軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１
５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上
記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に支持
され、かつ、このヘッドユニット５に設けられたナット
部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合してい
る。そして、上記Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記
支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サー
ボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材
１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。な
お、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５
には、それぞれの駆動位置を検出するエンコーダ１０，
１６が具備されている。

【００２０】上記ヘッドユニット５には、チップ部品を
吸着するためのノズル部材２１が設けられている。この
ノズル部材２１は、上記ヘッドユニット５のフレームに
対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中
心軸）回りの回転が可能に取り付けられており、Ｚ軸サ
ーボモータ２２及びＲ軸サーボモータ２４により作動さ
れるようになっている。上記Ｚ軸サーボモータ２２及び
Ｒ軸サーボモータ２４には、それぞれの駆動位置を検出
するエンコーダ２３，２５が具備されている。また、ノ
ズル部材２１にはバルブ等を介して負圧供給手段が接続
されており、部品吸着時には所定のタイミングで負圧供
給手段からの負圧がノズル部材２１の先端に供給される
ようになっている。

【００２１】上記ヘッドユニット５の下端部には、光学
的検知手段を構成する検知ユニット３０が取付けられて
いる。この検知ユニット３０は、図３及び図４に示すよ
うに、ノズル部材２１にチップ部品２０が吸着されてい
る状態においてその部品２０に光を照射し、部品２０の
投影を検出するものであり、ノズル部材２１が上下動す
るときに通過する空間３７を挾んで相対向する位置に照
射部３１及び受光部３５を有している。

【００２２】上記検知ユニット３０の照射部３１には、
例えばＬＥＤからなる複数の点状の光源が設けられてい
る。図示の例では、８つの光源３２ａ〜３２ｈ（第１光
源３２ａ〜第８光源３２ｈ）がＹ軸方向に所定の間隔で
並べて設けられているとともに、これらの各光源３２ａ
〜３２ｈの照射方向前方（上記空間３７に面する側）に
位置する壁板３３に略水平に延びるスリット３４が形成
されており、上記光源３２からスリット３４を介し、略
水平に広がる拡散光が照射されるようになっている。一
方、上記受光部３５には、ＣＣＤ等の受光素子を線状に
配列したラインセンサ３６が設けられている。

【００２３】図５は制御系統の概略構成をブロック図で
示している。この図において、実装機に装備される制御
装置４０は、チップ部品吸着状態を調べる演算処理手段
としての機能を有するＣＰＵ４１と、実装機の駆動のた
めのモータ制御部４２と、上記検知ユニット３０の受光
部３５からの信号を処理するＡ／Ｄ変換部４３及びデー
タ取込み制御部４４と、メモリ４５と、上記検知ユニッ
ト３０の第１光源３２ａ〜第８光源３２ｈの各光源を選
択的に発光させる光源制御部４６とを有している。

【００２４】上記モータ制御部４２にはＹ軸，Ｘ軸，Ｚ
軸及びＲ軸の各サーボモータ９，１５，２２，２４が接
続され、上記ＣＰＵ４１からの指令に応じてモータ制御
部４２により各サーボモータ９，１５，２２，２４の駆
動が制御されるようになっている。また、上記ＣＰＵ４
１からの指令に応じて光源制御部４６により上記第１光
源３２ａ〜第８光源３２ｈが選択的に発光させられ、上
記検知ユニット３０の受光部３５から送られてくる測定
データがＡ／Ｄ変換部４３を介してデータ取込み制御部
４４により取り込まれ、メモリ４５に記憶されるととも
に、このデータがＣＰＵ４１により読み出されるように
なっている。

【００２５】上記ＣＰＵ４１は、上記ヘッドユニット５
のノズル部材２１による部品吸着、上記検知ユニット３
０を用いた部品吸着状態の検出、プリント基板３への部
品装着を順次行なうように、上記モータ制御部４２を介
して上記各モータ９，１５，２２，２４を制御するとと
もに、部品吸着状態の検出時には、上記光源制御部４６
を介して各第１光源３２ａ〜第８光源３２ｈから選択的
に拡散光を照射させて上記データ取込み制御部４４に上
記検知ユニット３０の受光部３５からの投影検出データ
の取り込みを行なわせ、この投影検出データと上記第１
光源３２ａ〜第８光源３２ｈ、受光部３５及びノズル部
材２１の位置関係を示す所定のデータとに基づいて上記
ノズル部材２１による部品吸着状態、すなわちノズル部
材２１に対するチップ部品２０の位置ずれ及び傾きを調
べる。

【００２６】上記部品吸着状態の検出は、例えば、上記
検知ユニット３０において、第１光源３２ａ〜第８光源
３２ｈのうち予め定められた２組の光源から順次拡散光
を照射して受光部３５における部品の投影を測定し、上
記受光部３５上で後述の基準位置から各光源による投影
の端部までの距離を検出し、この距離と照射部３１の上
記２組の光源、受光部３５及びノズル部材２１の位置関
係についての既知のデータとからチップ部品２０の１つ
のコーナーの位置を求める。そして、同様に異なる２組
の光源を順次発光させてチップ部品２０の他の２つのコ
ーナーの位置を求め、合計３つのコーナーの位置に基づ
き、ノズル部材２１に吸着されたチップ部品２０の位置
ずれ（ノズル中心に対する部品中心のずれ）及び傾きを
調べ、それに対応した装着位置の補正量であるＸ方向補
正量ΔＸ、Ｙ方向補正量ΔＹ及び回転角補正量Δθを演
算するようになっている。

【００２７】このような処理を図６〜図１２を用いて具
体的に説明する。なお、これらの図において、Ｃｎはチ
ップ部品の回転中心であるノズル中心（ノズル部材２１
の中心）、Ｃｃはチップ部品２０の中心、Ｏは受光部３
５上の原点（基準位置）であり図示の例では第４光源３
２ｄに対応している。また、Ｒｏは光源３２と原点Ｏと
を結ぶ中心線、Ｒｃは上記中心線Ｒｏと直交して上記ノ
ズル中心Ｃｎを通る線である。また、これらの図に示す
例では、上記ノズル中心Ｃｎは上記中心線Ｒｏ上に位置
している。

【００２８】例えば、図６に示すようなチップ部品２０
の吸着状態において、ノズル中心Ｃｎを原点とするＸ−
Ｙ座標系を考え、チップ部品２０の中心Ｃｃの座標を
（Ｘ０，Ｙ０）、チップ部品２０の対角線上のコーナー
Ｐ１，Ｐ２の座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，
Ｙ２）とすると、チップ部品２０の中心Ｃｃの座標、す
なわちチップ部品２０の位置ずれは次ぎのように求めら
れる。

【００２９】

【数１】Ｘ０=(Ｘ１＋Ｘ２)/２ Ｙ０=(Ｙ１＋Ｙ２)/２ また、上記コーナーＰ１，Ｐ２以外のコーナーＰ３の座
標を（Ｘ３，Ｙ３）とすると、チップ部品２０の傾きθ
（回転角）は次のように求められる。

【００３０】

【数２】tanθ=(Ｙ３−Ｙ１)/(Ｘ３−Ｘ１) 従っ
て、 θ=arc tan｛(Ｙ３−Ｙ１)/(Ｘ３−Ｘ１)｝ そこで、先ず、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂから
順次拡散光を照射し、上記受光部３５上での原点Ｏから
部品投影の端部までの距離、つまり同図に示すように原
点ＯからコーナーＰ１によって光が遮断されることによ
り形成される投影端部までの距離Ｌ，Ｌ′をそれぞれ測
定し、各光源３２ａ，３２ｂの光による部品投影端部の
Ｙ座標を求める。具体的には、実測値の符号を考慮する
ことにより容易にＹ座標を求めることができる。

【００３１】ここで、 Ｚｏ；各光源３２ａ〜３２ｈからノズル中心Ｃｎまでの
距離 Ｚ ；各光源３２ａ〜３２ｈから受光部３５までの距離 Ｌｅ１〜Ｌｅ８；各光源３２ａ〜３２ｈのＹ座標 とし、第１光源３２ａの光による部品投影の端部のＹ座
標をＬ１、第２光源３２ｂの光による投影端部のＹ座標
をＬ２とすると、以下の２式が成立する。

【００３２】

【数３】 (Ｚｏ−Ｘ１)/Ｚ=(Ｌｅ１−Ｙ１)/(Ｌｅ１−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ１)/Ｚ=(Ｌｅ２−Ｙ１)/(Ｌｅ２−Ｌ２) 従って、これらの式からコーナーＰ１の座標は次のよう
に求められる。

【００３３】

【数４】Ｙ１=(Ｌｅ１・Ｌ２−Ｌｅ２・Ｌ１)/｛(Ｌｅ１
−Ｌ１)−(Ｌｅ２−Ｌ２)｝ Ｘ１=Ｚｏ−Ｚ・(Ｌｅ１−Ｌｅ２)/｛(Ｌｅ１−Ｌ１)−
(Ｌｅ２−Ｌ２)｝ また、同様にして、図７に示すように第３光源３２ｃ及
び第４光源３２ｄから順次拡散光を照射し、受光部３５
上での原点ＯからコーナーＰ２によって光が遮断される
ことにより形成される投影端部までの距離Ｌ，Ｌ′をそ
れぞれ測定して各光源３２ｃ，３２ｄの光による投影端
部のＹ座標を求める。ここで、第３光源３２ｃの光によ
る投影端部のＹ座標をＬ１、第４光源３２ｄの光による
投影端部のＹ座標をＬ２とすると以下の２式が成立す
る。

【００３４】

【数５】 (Ｚｏ−Ｘ２)/Ｚ=(Ｌｅ３−Ｙ２)/(Ｌｅ３−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ２)/Ｚ=(Ｌｅ４−Ｙ２)/(Ｌｅ４−Ｌ２) 従って、コーナーＰ２の座標は次ぎのように求められ
る。

【００３５】

【数６】Ｙ２=(Ｌｅ３・Ｌ２−Ｌｅ４・Ｌ１)/｛(Ｌｅ３
−Ｌ１)−(Ｌｅ４−Ｌ２)｝ Ｘ２=Ｚｏ−Ｚ・(Ｌｅ３−Ｌｅ４)/｛(Ｌｅ３−Ｌ１)−
(Ｌｅ４−Ｌ２)｝ さらに、図８に示すように第５光源３２ｅ及び第６光源
３２ｆから順次拡散光を照射し、受光部３５上での原点
ＯからコーナーＰ３によって光が遮断されることにより
形成される投影端部までの距離をそれぞれ測定して各光
源３２ｅ，３２ｆの光による投影端部のＹ座標を求め
る。ここで、第５光源３２ｅの光による投影端部のＹ座
標をＬ１、第６光源３２ｆの光による投影端部のＹ座標
をＬ２とすると以下の２式が成立する。

【００３６】

【数７】 (Ｚｏ−Ｘ３)/Ｚ=(Ｌｅ５−Ｙ３)/(Ｌｅ５−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ３)/Ｚ=(Ｌｅ６−Ｙ３)/(Ｌｅ６−Ｌ２) 従って、コーナーＰ３の座標は次ぎのように求められ
る。

【００３７】

【数８】Ｙ３=(Ｌｅ５・Ｌ２−Ｌｅ６・Ｌ１)/｛(Ｌｅ５
−Ｌ１)−(Ｌｅ６−Ｌ２)｝ Ｘ３=Ｚｏ−Ｚ・(Ｌｅ５−Ｌｅ６)/｛(Ｌｅ５−Ｌ１)−
(Ｌｅ６−Ｌ２)｝ すなわち、Ｚｏ，Ｚ及びＬｅ１〜Ｌｅ６は予め調べられ
た既知の値であり、従って、受光部３５上での原点Ｏか
ら部品投影端部までの距離Ｌ，Ｌ′を検出することによ
りコーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の各座標が求められ、こ
れらの各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の座標と上記数１
及び数２とからチップ部品２０の位置ずれ及び傾きが求
められる。そして、この位置ずれ及び傾きに基づいてＸ
方向補正量ΔＸ、Ｙ方向補正量ΔＹ及び回転角補正量Δ
θが求められる。

【００３８】ところで、上記のようにして各コーナーＰ
１，Ｐ２及びＰ３の各座標を求める処理では、Ｘ軸方向
の検出精度とＹ軸方向の検出精度に差がある。

【００３９】すなわち、図１２に示すようにチップ部品
２０（実線に示す）をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ
等距離（ＰΔＸ＝ＰΔＹ）だけ変位させたときのコーナ
ーＰ１（それぞれ二点鎖線に示す）による受光部３５上
での投影端部の変化量を比較した場合、αが充分に小さ
いときは、図示のようにチップ部品２０をＹ軸方向に変
位させたときの変化量ΔＬＹに比べ、Ｘ軸方向に変位さ
せたときの変化量ΔＬＸが極めて小さくなる。

【００４０】そこで、Ｘ軸方向の座標をより精度良く求
める工夫として、図６〜図８に示す状態からノズル部材
２１を９０°回転させ、この状態で第１光源３２ａ〜第
８光源３２ｈから拡散光を照射して受光部３５上での原
点Ｏから部品投影の端部までの距離を測定し、各コーナ
ーＰ１，Ｐ２及びＰ３のＹ軸座標を上記と同様にして求
めるようにする。つまり、チップ部品２０を９０°回転
させて各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３のＹ軸座標を検出
することにより、回転前の各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ
３のＸ軸座標をＹ軸座標に変換して検出するようにす
る。

【００４１】具体的には、図９に示すように、第５光源
３２ｅ及び第６光源３２ｆから順次拡散光を照射し、上
記受光部３５上での原点ＯからコーナーＰ１によって光
が遮断されることにより形成される部品投影の端部まで
の距離Ｌ，Ｌ′をそれぞれ測定し、これに基づいて各光
源３２ｅ，３２ｆの光による投影端部のＹ座標を求め
る。そして、第５光源３２ｅの光による投影端部のＹ座
標をＬ１、第６光源３２ｆの光による投影端部のＹ座標
をＬ２、コーナーＰ１の座標を（Ｘ１′，Ｙ１′）とす
ると、

【００４２】

【数９】 (Ｚｏ−Ｘ１′)/Ｚ=(Ｌｅ５−Ｙ１′)/(Ｌｅ５−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ１′)/Ｚ=(Ｌｅ６−Ｙ１′)/(Ｌｅ６−Ｌ２) が成立し、これらの式からコーナーＰ１のＹ軸座標は次
のように求められる。

【００４３】

【数１０】Ｙ１′=(Ｌｅ５・Ｌ２−Ｌｅ６・Ｌ１)/｛(Ｌ
ｅ５−Ｌ１)−(Ｌｅ６−Ｌ２)｝ 従って、部品回転前のコーナーＰ１のＸ軸座標は次のよ
うになる。

【００４４】

【数１１】Ｘ１=−Ｙ１′ 同様に、図１０に示すように第７光源３２ｇ及び第８光
源３２ｈから順次拡散光を照射し、受光部３５上での原
点ＯからコーナーＰ２によって光が遮断されることによ
り形成される投影端部までの距離Ｌ，Ｌ′をそれぞれ測
定して各光源３２ｇ，３２ｈの光による投影端部のＹ座
標を求める。そして、第７光源３２ｇの光による投影端
部のＹ座標をＬ１、第８光源３２ｈの光による投影端部
のＹ座標をＬ２、コーナーＰ２の座標を（Ｘ２′，Ｙ
２′）とすると、

【００４５】

【数１２】 (Ｚｏ−Ｘ２′)/Ｚ=(Ｌｅ７−Ｙ２′)/(Ｌｅ７−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ２′)/Ｚ=(Ｌｅ８−Ｙ２′)/(Ｌｅ８−Ｌ２) が成立し、これらの式からコーナーＰ２のＹ軸座標は次
ぎのように求められる。

【００４６】

【数１３】Ｙ２′=(Ｌｅ７・Ｌ２−Ｌｅ８・Ｌ１)/｛(Ｌ
ｅ７−Ｌ１)−(Ｌｅ８−Ｌ２)｝ 従って、部品回転前のコーナーＰ２のＸ軸座標は次のよ
うになる。

【００４７】

【数１４】Ｘ２=−Ｙ２′ さらに、図１１に示すように第３光源３２ｃ及び第４光
源３２ｄから順次拡散光を照射し、受光部３５上での原
点ＯからコーナーＰ３により光が遮断されることにより
形成される投影端部までの距離Ｌ，Ｌ′をそれぞれ測定
して各光源３２ｃ，３２ｄの光による投影端部のＹ座標
を求める。そして、第３光源３２ｃの光による投影端部
のＹ座標をＬ１、第４光源３２ｄの光による投影端部の
Ｙ座標をＬ２、コーナーＰ３の座標を（Ｘ３′，Ｙ
３′）とすると、

【００４８】

【数１５】 (Ｚｏ−Ｘ３′)/Ｚ=(Ｌｅ３−Ｙ３′)/(Ｌｅ３−Ｌ１) (Ｚｏ−Ｘ３′)/Ｚ=(Ｌｅ４−Ｙ３′)/(Ｌｅ４−Ｌ２) が成立し、これらの式からコーナーＰ３のＹ軸座標は次
ぎのように求められる。

【００４９】

【数１６】Ｙ３′=(Ｌｅ３・Ｌ２−Ｌｅ４・Ｌ１)/｛(Ｌ
ｅ３−Ｌ１)−(Ｌｅ４−Ｌ２)｝ 従って、部品回転前のコーナーＰ３のＸ軸座標は次のよ
うになる。

【００５０】

【数１７】Ｘ３=−Ｙ３′ このようにしてチップ部品２０の各コーナーＰ１，Ｐ２
及びＰ３のＸ軸座標を求めることで、Ｘ軸座標及びＹ軸
方向の各検出精度をほぼ等しくすることができる。

【００５１】次に、上記制御装置４０によって行なわれ
る部品実装のための制御の一例を、図１３のフローチャ
ートに従って説明する。

【００５２】図１３のフローチャートに示す処理がスタ
ートすると、先ず部品供給部側へのヘッドユニット５の
Ｘ，Ｙ方向の移動とノズル部材２１の回転（θ移動）が
行なわれ（ステップＳ１）、所定位置まで移動するとノ
ズル部材２１が下降され（ステップＳ２）、チップ部品
２０の吸着が行なわれる（ステップＳ３）。次いで、チ
ップ部品２０が検知ユニット３０の照射部３１及び受光
部３５に対応する部品検出用高さ位置までノズル部材２
１が上昇させられる（ステップＳ４）。部品検出用高さ
位置に達すると、次に述べるような部品位置検出処理に
移る。

【００５３】部品位置検出処理としては、照射部３１の
第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂから順次拡散光が照
射されるとともに、これらの各照射に対応して上記検知
ユニット３０の受光部３５からの測定データが読み込ま
れ、チップ部品２０のコーナーＰ１のＹ軸座標（Ｙ１）
が求められる（ステップＳ５〜ステップＳ７）。同様に
して、第３光源３２ｃ及び第４光源３２ｄから順次拡散
光が照射されて、これらの各照射に対応して検知ユニッ
ト３０の受光部３５からの測定データが読み込まれ、チ
ップ部品２０のコーナーＰ２のＹ軸座標（Ｙ２）が求め
られ、さらに、第５光源３２ｅ及び第６光源３２ｆから
の照射にる受光部３５からの測定データが読み込まれ、
チップ部品２０のコーナーＰ３のＹ軸座標（Ｙ３）が求
められる（ステップＳ８〜ステップＳ１３）。

【００５４】そして、ノズル部材２１が略９０°回転さ
れてから（ステップＳ１４）、照射部３１の第５光源３
２ｅ及び第６光源３２ｆから順次拡散光が照射され、各
照射に対応して上記検知ユニット３０の受光部３５から
の測定データが読み込まれ、このデータに基づいてＹ軸
座標（Ｙ１′）が求められることによりノズル回転前の
チップ部品２０におけるコーナーＰ１のＸ軸座標（Ｘ
１）が求められる（ステップＳ１５〜ステップＳ１
７）。同様にして、第７光源３２ｇ及び第８光源３２ｈ
から順次拡散光が照射されて、これらの各照射に対応し
て検知ユニット３０の受光部３５からの測定データが読
み込まれ、ノズル回転前のコーナーＰ２のＸ軸座標（Ｘ
２）が求められ、さらに、第３光源３２ｃ及び第４光源
３２ｄからの照射にる受光部３５からの測定データが読
み込まれ、ノズル回転前のコーナーＰ３のＹ軸座標（Ｘ
３）が求められる（ステップＳ１８〜ステップＳ２
３）。

【００５５】そして、これらステップＳ５〜Ｓ２３の処
理で求められる各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の座標デ
ータに基づき補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθが求められる（ス
テップＳ２４）。

【００５６】このような部品位置検出処理が済むと、上
記補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθによる装着位置の補正が行な
われる（ステップＳ２５）。つまり、上記補正量ΔＸ，
ΔＹだけ補正されたＸ，Ｙ方向の目標装着位置にノズル
部材２１が達するようにＸ軸サーボモータ１５及びＹ軸
サーボモータ９が制御されるとともに、ノズル部材２１
の回転角が上記補正量Δθだけ補正された目標回転角と
なるようにＲ軸サーボモータ２４が制御される。それか
ら、ノズル部材２１が下降されてプリント基板３上に部
品２０が装着される（ステップＳ２６）。

【００５７】以上説明した上記実施形態の装置による
と、チップ部品２０に対して照射部３１の第１光源３２
ａ〜第８光源３２ｈが選択的に発光されて、これにより
形成される受光部３５上での投影端部から原点Ｏまでの
距離の検出データと第１光源３２ａ〜第８光源３２ｈ、
受光部３５及びノズル部材２１の位置関係を示す既知の
データ（光源３２からノズル中心Ｃｎまでの距離Ｚｏ、
光源３２から受光部３５までの距離Ｚ及び直線Ｒｃから
各光源３２ａ〜３２ｈまでの距離Ｌｅ１〜Ｌｅ８）とか
らチップ部品２０のコーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の位置
が求められ、これに基づいてノズル中心位置Ｃｎと部品
中心位置Ｃｃとの間の位置ずれやノズル回転方向の角度
のずれに応じた補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθが求められる。
そのため、受光部上での投影端部までの距離の最小値を
求めるべくノズル部材を回転させながら上記距離やノズ
ル回転角の検出データを逐次サンプリング、処理する従
来の装置に比べると、チップ部品の位置ずれ等を調べる
ために検出、処理すべきデータが極めて少なくてすみ、
従って、チップ部品の位置ずれ等を調べるたための処理
に要する時間を効果的に短縮することができる。

【００５８】特に、投影端部までの距離の最小値を求め
るべくノズル部材を回転させながら処理を行う従来の装
置では、チップ部品のずれ量に応じて上記最小値の検出
に要する時間が異なり、位置ずれ等を調べる処理に要す
る時間にバラツキが生じることになるが、上記実施形態
の装置によれば、従来のように最小値を検出する処理が
必要ないため、チップ部品のずれ量に拘らず一定の時間
でチップ部品の位置ずれ等を調べることができる。

【００５９】なお、本発明の装置は、上記実施形態に限
定されるものではなく、種々変更可能である。

【００６０】例えば、上記検知ユニット３０の照射部３
１では、第１〜第８の光源３２ａ〜３２ｈがＹ軸方向に
所定の間隔で並設されて選択的に発光させられるように
なっているが、このような光源の数、配列あるいは発光
位置等は、検出すべきチップ部品２０の大きさやライン
センサ３６の検出幅、あるいは許容されるチップ部品２
０の位置ずれ等に応じ、チップ部品２０のコーナーＰ
１，Ｐ２及びＰ３を適切に検出できるように適宜選定す
るようにすればよい。この場合、チップ部品２０のコー
ナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の各Ｘ軸座標及びＹ軸座標の検
出毎に専用の光源を設けることもできるが、上記実施形
態のように、例えば、コーナーＰ２のＹ軸座標の検出
（ステップＳ８、Ｓ９）及びコーナーＰ３のＸ軸座標の
検出（ステップＳ２１，Ｓ２２）を共通の光源（第３光
源３２ｃ、第４光源３２ｄ）を用いて行えるような構成
を採用すれば光源の数を抑えて照射部３１の構成を簡略
することができる。

【００６１】なお、上記実施形態では特に説明していな
いが、設置する光源の数や配列間隔等の関係で、受光部
３５上に投影端部が２箇所形成されるような場合、例え
ば、コーナーＰ１の位置を求める場合であって、コーナ
ーＰ１以外の部分によって光が遮断されて受光部３５上
に投影端部が形成されるような場合には、想定されるチ
ップ部品２０の位置ずれ等の範囲内において、受光部３
５上に形成されるコーナーＰ１による投影端部の領域に
関するデータを求めておき、実測時には、このデータに
基づいてコーナーＰ１による投影端部を検知して原点Ｏ
から投影端部までの距離を測定するようにすればよい。
但し、２つのコーナーによる投影端部を受光部３５上に
同時に形成することができる場合には、同時に２つのコ
ーナーの位置検出を行うことができるので、このような
場合には、実測時に原点Ｏから両投影端部までの距離を
測定するようにしてもよい。

【００６２】また、上記実施形態では、チップ部品２０
のコーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の各位置に基づいて補正
量ΔＸ，ΔＹ，Δθを求めるようにしているが、チップ
部品２０の形状を予め既知のデータとして記憶し、例え
ばチップ部品２０のコーナーＰ１及びＰ３の位置を求
め、このデータと部品形状を示す上記既知のデータとか
らコーナーＰ２を演算するようにしてもよい。

【００６３】さらに、上記実施形態では、チップ部品２
０のコーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３のＸ軸方向の各検出精
度を高める観点から、チップ部品２０を９０°回転させ
て各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３のＹ軸座標を求め、こ
れをチップ部品２０の回転前のＸ軸座標に変換するよう
にしているが、勿論、実装精度との関係で、上記数式
４，６，８により求められるＹ軸座標を採用しても差し
支えない場合には、必ずしもチップ部品２０を９０°回
転させて各コーナーＰ１，Ｐ２及びＰ３の位置検出の処
理を行う必要はない。

【００６４】

【発明の効果】本発明は、ノズル部材に吸着されたチッ
プ部品に対して拡散光を照射する照射部と、上記チップ
部品を挾んで上記照射部と対向する受光部とで光学的検
知手段を構成するとともに、上記照射部に点状の光源を
複数並べて設け、これらの光源から選択的に上記チップ
部品に拡散光を照射して上記受光部における部品の投影
を測定し、受光部上での所定の基準位置から投影の端部
までの距離と、この距離検出にかかる光源、受光部及び
ノズル部材の位置関係についての既知のデータとからチ
ップ部品のコーナーの位置を求め、このコーナーの位置
に基づいてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ず
れ及び傾きを求めるようにしているため、受光部上での
投影の端部までの距離の最小値を求めるべくノズル部材
を回転させながら上記距離やノズル回転角の検出データ
を逐次サンプリング、処理する従来の装置に比べると、
チップ部品の位置ずれ等を調べるために検出、処理すべ
きデータが少なくてすみ、従って、部品吸着状態検出の
処理効率を高めることができる。しかも、上記距離の最
小値を求めるための処理を不要とすることで、部品の吸
着状態に拘らず当該処理に要する時間を均一化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される実装機の一例を示す概略平
面図である。

【図２】同概略正面図である。

【図３】本発明の一実施形態による検知ユニットの一例
を示す要部平面図である。

【図４】同斜視図である。

【図５】実装機の制御系統を示すブロック図である。

【図６】チップ部品の位置検出における特定段階（コー
ナーＰ１のＹ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図７】チップ部品の位置検出における特定段階（コー
ナーＰ２のＹ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図８】チップ部品の位置検出における特定段階（コー
ナーＰ３のＹ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図９】チップ部品の位置検出における特定段階（コー
ナーＰ１のＸ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図１０】チップ部品の位置検出における特定段階（コ
ーナーＰ２のＸ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図１１】チップ部品の位置検出における特定段階（コ
ーナーＰ３のＸ軸座標の検出）を示す説明図である。

【図１２】チップ部品の位置検出におけるＸ軸方向の検
出精度とＹ軸方向の検出精度との相違を説明する図であ
る。

【図１３】チップ部品の位置検出の処理を含む部品実装
動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

５ ヘッドユニット ２０ チップ部品 ２１ ノズル部材 ２４ Ｒ軸サーボモータ ３０ 検知ユニット ３１ 照射部 ３２ａ〜３２ｈ 第１光源〜第８光源 ３５ 受光部 ３６ ラインセンサ ４０ 制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装機のヘッドユニットに具備されてい
   るノズル部材に吸着されたチップ部品に対して光を照射
   する照射部と、上記チップ部品を挟んで上記照射部と対
   向する位置で光を受光する受光部とを有する光学的検知
   手段を用い、上記投影の検出に基づいて、上記ノズル部
   材に吸着されたチップ部品の位置を検出する方法におい
   て、上記照射部に点状の光源を複数並べて設け、これら
   の光源から選択的に上記チップ部品に拡散光を照射して
   上記受光部における部品の投影を測定し、この部品投影
   測定に基づく処理として、上記受光部上での所定の基準
   位置から投影の端部までの距離を検出し、この距離と、
   この距離検出にかかる照射部の光源、受光部及びノズル
   部材の位置関係についての既知のデータとからチップ部
   品のコーナーの位置を求め、このコーナーの位置に基づ
   いてノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び
   傾きを求めることを特徴とするチップ部品の位置検出方
   法。
2. 【請求項２】 異なる２つの光源から順次上記チップ部
   品に拡散光を照射し、各光源からの拡散光に対応する上
   記受光部上での基準位置から投影の端部までの距離をそ
   れぞれ検出し、これらの距離と、上記各光源、受光部及
   びノズル部材の位置関係に基づいてチップ部品の１つの
   コーナーの位置を求め、さらにこの処理を繰り返すこと
   によりチップ部品の少なくとも２つのコーナーの位置を
   求め、これらのコーナーの位置に基づいてノズル部材に
   吸着されたチップ部品の位置ずれ及び傾きを求めること
   を特徴とする請求項１記載のチップ部品の位置検出方
   法。
3. 【請求項３】 ノズル部材を原点として上記照射部と受
   光部の配置方向をＸ軸方向とするとともに、これに直交
   する方向をＹ軸方向とし、第１のノズル回転角下で異な
   る２つの光源から順次チップ部品に拡散光を照射してコ
   ーナーのＹ軸方向の位置を求め、次にノズル部材を略９
   ０°回転させた第２のノズル回転角下で異なる２つの光
   源から順次チップ部品に拡散光を照射して上記コーナー
   のＹ軸方向の位置を求め、この第２のノズル回転角下で
   の上記コーナーのＹ軸方向の位置を第１の回転角下での
   上記コーナーのＸ軸方向の位置として上記コーナーの位
   置を求めることを特徴とする請求項２記載のチップ部品
   の位置検出方法。
4. 【請求項４】 実装機のヘッドユニットに具備されてい
   るノズル部材に吸着されたチップ部品に光を照射してチ
   ップ部品の投影を検出する光学的検知手段を備えた実装
   機において、複数の点状の光源を有してこれらの光源か
   ら上記チップ部品に拡散光を照射する照射部と、上記チ
   ップ部品を挾んで上記照射部と対向する位置で光を受光
   する受光部とで上記光学的検知手段を構成するととも
   に、上記照射部の各光源のうちチップ部品のコーナーの
   投影に適した光源から選択的に拡散光を照射させる手段
   と、上記受光部からの投影検出データと当該投影検出デ
   ータにかかる照射部の光源、受光部及びノズル部材の位
   置関係を示す所定のデータとに基づいてチップ部品の上
   記コーナーの位置を求め、このコーナーの位置に基づい
   てノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び傾
   きを求める演算処理手段とを設けたことを特徴とするチ
   ップ部品の位置検出装置。