JPH09326593A - 部品装着装置及び部品装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ部品等を印刷配線基板等に実装する部
品装着装置及びそれを用いた方法において、実装サイク
ル時間のより一層の短縮化を図るものである。 【解決手段】 搬送された電子部品２を吸引保持して移
動させその部品を印刷配線基板４に装着する複数の装着
ヘッド３１，３２と、この装着ヘッド３１，３２を取り
付けＸ−Ｙ軸方向に搬送可能な直交座標走行形ロボット
９のテーブル９１に、装着ヘッド３１，３２に吸引保持
された部品２の位置を検出する複数個の撮像カメラ６
１，６２を一体に設けたものである。このように、ロボ
ット９のテーブル９１に、複数個の撮像カメラ６１，６
２とこれに対応して複数個の吸着ヘッド３１，３２を一
体に取り付けたので、いつでもその部品２位置の撮像カ
メラ６１，６２による検知及び認識を行い、位置補正が
可能となるので、実装サイクル時間の大幅な短縮が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、チップ状
の電子部品を装着ヘッドに保持して搬送移動するととも
に、その保持された電子部品の位置を撮像カメラにより
検知し、位置補正を行って印刷配線基板に装着する部品
装着装置及び部品装着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の部品装着装置は、図４に示すよう
に構成されている。即ち、搬送部１はコンベア式のテー
プフィーダからなり、テープ１ａ上に載置されたチップ
状の電子部品２は矢印Ａ方向に順次供給される。供給さ
れたテープ１ａ上の電子部品２は、吸引筒からなる装着
ヘッド３の吸着ノズル３ａに吸着されるが、装着ヘッド
３は図示しない直交座標走行形ロボットのテーブルに固
定されていて、Ｘ−Ｙ軸方向即ち前後左右及び上下方向
に移動可能に構成されている。

【０００３】直交座標走行形ロボットの操作により、テ
ープ１ａ上の電子部品２を吸引保持した装着ヘッド３
は、電子部品２を矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の方向に順次搬
送し、矢印Ｂ４方向の印刷配線基板４上の装着位置で一
旦停止する。ここで印刷配線基板４に装着されるべき部
品の位置や向きに対する装着ヘッド３上の電子部品２の
位置や向きのとの差の補正、即ちその位置やθ軸方向の
向きの補正が行われて、電子部品２は印刷配線基板４に
向かう矢印Ｂ４方向に装着実装される。

【０００４】吸着ノズル３ａに吸着された電子部品２の
位置ずれ補正のために、ＣＣＤカメラ等の撮像カメラ６
は、部品装着装置の基台５に固定され、電子部品２を撮
影し、位置検出を行う。図４に示すとおり、撮像カメラ
６は搬送部１と印刷配線基板４との間の基台５に上向き
に固定されており、吸着ノズル３ａの先端に吸着された
電子部品２を搬送移動途中（矢印Ｂ２とＢ３との間）に
下方から撮影するように配置されている。撮像カメラ６
による電子部品２の位置検知のため、装着ヘッド３は、
搬送部１から印刷配線基板４までの搬送移動途中で一旦
停止、ないしは撮影に支障がない程度まで減速制御され
る。なお、撮像カメラ６とほぼ同じ高さで、撮像カメラ
６による電子部品２の撮影に障害とならない位置に照明
ランプ７が設けられており、電子部品２の撮像面が撮像
に必要な明るさが得られるよう光が照射される。

【０００５】図４に示した部品装着装置では、撮像カメ
ラ６が上向きに固定されているが、例えば特開平２−１
１１１００号公報に記載の部品装着装置のように、撮像
カメラ６を下方に向けて基台５に固定し、吸着ノズル３
ａを上方から撮像するようにも構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
部品装着装置においては、印刷配線基板４へ電子部品２
を正しく装着するために、撮像カメラ６が電子部品２を
撮影しその位置を検出する必要があるが、そのためには
装着ヘッド３を撮像カメラ６の位置で一旦停止させる
か、あるいは撮影に支障がない程度まで搬送移動速度を
低下させる必要があった。

【０００７】従って、従来の部品装着装置では、装着ヘ
ッド３がテープ１ａ上の電子部品２を吸着し、印刷配線
基板４上の所定位置まで搬送移動する間に、一旦停止や
減速操作が入るから、一連の部品装着操作時間（サイク
ルタイム）が長くなるのは避けられず、生産性の向上の
ためにも改善が要望されていた。

【０００８】そこで、本発明は、電子部品２の印刷配線
基板４への装着をより高速化し、効率良く実施できる部
品装着装置及び部品装着方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、第１の発明は、部品
を搬送する搬送部と、この搬送部で搬送された前記部品
を吸引保持して移動させその部品を印刷配線基板に装着
する筒状の装着ヘッドと、この装着ヘッドを取り付けＸ
−Ｙ軸方向に搬送可能な直交座標走行形ロボットと、前
記装着ヘッドに吸引保持された部品の位置を検出する撮
像カメラとを有する部品装着装置において、前記直交座
標走行形ロボットのＸ軸またはＹ軸方向に移動するテー
ブルに、前記撮像カメラと複数個の前記装着ヘッドとを
取り付け、かつ前記撮像カメラは前記装着ヘッドの中心
軸上に設けられ、装着ヘッドは、その上下開口部に透光
部材が嵌め込まれ、かつ部品を吸着する下端部の位置に
焦点を結ぶレンズを筒内に設けたことを特徴とする。

【００１０】このように、この発明による部品装着装置
は、複数個の前記装着ヘッド及び吸着された部品を撮像
する撮像カメラをロボットのテーブルに取り付けたの
で、撮像カメラは装着ヘッドとともに常に一体となって
移動する。従って、装着ヘッドが移動しているときで
も、撮像カメラによる部品の位置検出を行うことがで
き、従来のように位置検出のために一時停止させたり減
速させる必要がなくなるので、サイクルタイムの短縮化
が可能となる。

【００１１】また、この発明では、直交座標走行形ロボ
ットに複数個の装着ヘッドを設けたので、もしも撮像カ
メラによる位置検出がロボットのテーブルの停止時にの
み行うことが必要とされるとしても、位置検出は搬送移
動中に行う必要はなくなる。

【００１２】即ち、複数の装着ヘッドでは、互いに他方
の装着ヘッドの部品吸着操作時あるいは印刷配線基板へ
の部品装着操作時等、搬送ロボットの停止時に、その撮
像カメラによる位置検出操作が可能となるからである。
従って、部品装着に際し、搬送途中に一時停止や減速操
作を必要とすることなく、装着操作効率を向上させるこ
とができる。

【００１３】第２の発明は、部品装着方法に係り、Ｘ−
Ｙ軸方向に搬送可能な一つの直交座標走行形ロボットの
Ｘ軸またはＹ軸方向に移動するテーブルに取り付けられ
た複数個の装着ヘッドにより部品を順次吸着し、この順
次装着ヘッドに吸着された部品のうち、先に吸着された
部品の撮像カメラによる撮影を撮影される部品より後に
吸着される部品の吸着操作時に行い、前記後に吸着され
た部品の撮像カメラによる撮影を前記先に吸着された部
品の印刷配線基板へ装着操作時に行うことを特徴とす
る。

【００１４】従って、この発明方法によれば、先に吸着
した部品の撮像カメラによる位置検出は、同一ロボット
のテーブルに取り付けられた他の装着ヘッドの部品の吸
着操作時に行い、また、他の装着ヘッドに吸着した部品
の撮像カメラによる位置検出は、先に吸着した部品の印
刷配線基板への装着操作時に行うものである。つまり、
撮像カメラによる位置検出は、ロボットのテーブルが停
止する吸着操作時、あるいは装着操作時に行うことを特
徴とする。

【００１５】従って、テーブルの停止時に撮像カメラに
よる高精度の部品位置検出を行い、一連の部品搬送中は
何等一時停止や減速を必要としないので、高精度の位置
検知が可能となるとともに、サイクルタイムが短く部品
装着の効率化が行われる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による部品装着装置
及び部品装着方法の一実施の形態を図１ないし図３を参
照し詳細に説明する。なお、図４に示した従来の構成と
同一構成には、同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００１７】即ち、図１は部品装着装置の斜視図を示し
たもので、基台５上に、テープフィーダからなる搬送部
１、基板搬送部としてのコンベア８、及びＸ−Ｙ軸方向
に搬送可能な直交座標走行形ロボット９が載置されてい
る。搬送部１は、複数個の（図１では２個の）部品搬送
用のテープ１ａが供給リール１ｂの回転に伴い走行し、
それぞれ巻取りリール１ｃによって巻取られるよう構成
されている。

【００１８】一方、印刷配線基板４は、コンベア８のガ
イド８ａにより案内されながら、外側か基台５の略中央
部に搬送される。

【００１９】直交座標走行形ロボット９のＸ軸テーブル
９１には、Ｘ軸テーブル９１に沿ってＸ軸方向に摺動自
在で、かつ及びＸ−Ｙ軸に直交するＺ軸方向（上下方
向）にそれぞれ移動自在な複数個（図１では２個）のヘ
ッドボデー９１ａ，９２ａが両者一体化されて設けられ
ている。

【００２０】２個のヘッドボデー９１ａ，９２ａには、
それぞれ対応して２個の装着ヘッド３１，３２が取り付
けられているから、各装着ヘッド３１，３２は直交座標
走行形ロボット９の制御により、搬送部１とコンベア８
との間をＸ−Ｙ軸方向に一体になって移動しつつ、電子
部品２の吸着及び印刷配線基板４への装着時には、個々
にＺ軸方向（上下方向）に移動可能である。

【００２１】また図２に拡大して示すように、Ｘ軸テー
ブル９１に沿って摺動しつつ、Ｚ軸方向に移動可能な各
ヘッドボデー９１ａ，９２ａには、各装着ヘッド３１，
３２に対応するように位置決め用の２個のＺ軸駆動モー
タ１０１，１０２が設けられている。即ち、Ｚ軸駆動モ
ータ１０１，１０２の回転軸にはそれぞれ縦方向にボー
ルねじ１１１，１１２が取付けられ、このボールねじ１
１１，１１２には、ボールねじ１１１，１１２の回転に
ともないヘッドボデー９１ａに沿って上下方向に摺動可
能なスライドブロック１２１，１２２が連結されてい
る。このスライドブロック１２１，１２２は、対応する
装着ヘッド３１，３２を個別に回動自在に保持してい
る。装着ヘッド３１，３２は鏡筒３１ａ，３２ａ部がそ
れぞれ環状のブッシング３１ａａ，３２ａａを介してス
ライドブロック１２１，１２２に保持されることによ
り、鏡筒３１ａ，３２ａがθ軸方向での回動動作が安定
して行われるように構成されている。

【００２２】また、ヘッドボデー９１ａ，９２ａには、
それぞれステー１３１，１３２を介して対応するように
２個の撮像カメラ６１，６２が固定して設けられ、各撮
像カメラ６１，６２の撮像方向、つまり光軸が鏡筒３３
ａ，３３ｂの鏡筒３１ａ，３２ａの軸と略一致し外乱光
の混入が軽減されるるよう取り付けられている。

【００２３】従って、Ｚ軸駆動モータ１０１，１０２の
駆動力は、ボールねじ１１１，１１２、スライドブロッ
ク１２１，１２２を介して鏡筒３１ａ，３２ａに伝達さ
れるから、Ｚ軸駆動モータ１０１，１０２の制御によ
り、鏡筒３１ａ，３２ａは上下方向、即ちＺ軸方向に位
置決め調整される。

【００２４】なお、上記構成により、撮像カメラ６１，
６２と鏡筒３１ａ，３２ａとの間の間隔は、Ｚ軸駆動モ
ータ１０１，１０２の駆動により変化するが、鏡筒３１
ａ，３２ａの上下位置をヘッドボデー９１ａ，９２ａに
固定し、撮像カメラ６１，６２側を上下方向に調整可能
に構成して、鏡筒３１ａ，３２ａと撮像カメラ６１，６
２との間を調整できるように構成しても良い。

【００２５】鏡筒３１ａ，３２ａの上端開口部は透光部
材である石英ガラス等の透明ガラス３１ｂ，３２ｂが嵌
め込まれ、下端開口部には下向きに同じく透光部材に支
持され中央に細長い中空部を有する吸着ノズル３１ｃ，
３２ｃが取り付けられている。この鏡筒３１ａ，３２ａ
に装着される吸着ノズル３１ｃ，３２ｃには、Ｏリング
３１ｃａ，３２ｃａが設けられ吸着ノズル３１ｃ，３２
ｃに電子部品２を吸着したとき気密性が確保されるよう
に構成されている。

【００２６】また、円筒状の吸着ノズル３１ｃ，３２ｃ
部には、図示のように凸レンズ３１ｄ，３２ｄを備え、
凸レンズ３１ｄ，３２ｄの光学上の焦点は、吸着ノズル
３１ｃ，３２ｃの先端部に位置するよう設定される。ま
た、各吸着ノズル３１ｃ，３２ｃの左右外側には２個の
照明ランプ３１ｅ，３２ｅが設けられ、電子部品２が吸
着される吸着ノズル３１ｃ，３２ｃの先端部を照射する
ように構成されている。 従って、吸着ノズル３１ｃ，
３２ｃに吸着されたチップ状の電子部品２は、両斜め上
方から光を照射されるとともに、凸レンズ３１ｄ，３２
ｄのレンズ効果により、先端部の径が０．３ｍｍ程度の
吸着ノズル３１ｃ，３２ｃに対し０．５×１．０ｍｍ程
度の大きさの電子部品２であっても、撮像カメラ６１，
６２は鏡筒３１ａ，３２ａを通して鮮明な位置画像を得
ることができる。

【００２７】また、スライドブロック１２１，１２２に
は２個のθ軸駆動モータ１４１，１４２が取付けられて
おり、このθ軸駆動モータ１４１，１４２の回転力は各
々の駆動側ギア１４１ａ，１４２ａから、鏡筒３１ａ，
３２ａに同軸的に外装された従動側ギア３１ａｂ，３２
ａｂへと伝達される。従って、鏡筒３１ａ，３２ａは従
動側ギア３１ａｂ，３２ａｂと一体にＺ軸を中心として
回動できるから、傾き方向、即ちθ角度方向での位置決
めが可能である。

【００２８】なお、装着ヘッド３１，３２が電子部品２
を着脱するために、装着ヘッド３１，３２は吸着，吸着
解除動作を高速で繰り返すが、そのため鏡筒３１ａ，３
２ａ及びスライドブロック１２１，１２２等を貫通して
吸排用の貫通孔３１ｆ，３２ｆが設けられ、矢印Ｃ方向
への吸排気が行われる。

【００２９】上記構成の部品装着装置における電子部品
２の装着方法は、まず直交座標走行形ロボット９の制御
により、装着ヘッド３１，３２は搬送部１方向に移動さ
れ、テープ１ａ上のチップ状の電子部品２を順次吸着
し、矢印Ｂ１、Ｂ２方向に搬送移動する。

【００３０】このとき、装着ヘッド３１，３２は、各吸
着ノズル３１ｃ，３２ｃのうち、仮に先に電子部品２を
吸着した装着ヘッド３１側の撮像カメラ６１は、その後
に他方の装着ヘッド３２が電子部品２を吸着するため
に、直交座標走行形ロボット９のＸ軸テーブル９１が停
止状態にあるときに撮像カメラ６１が撮像しその画像を
取り込みその後位置補正演算するよう制御される。

【００３１】次に、直交座標走行形ロボット９が電子部
品２を吸着した装着ヘッド３１，３２を印刷配線基板４
上の装着目標位置上に到達し、先に装着ヘッド３１に吸
着された電子部品２が位置補正されつつ印刷配線基板４
に装着される。このとき、直交座標走行形ロボット９の
Ｘ軸テーブル９１は停止状態にあるので、他方の装着ヘ
ッド３２に吸着された電子部品２は、その間を利用して
撮像カメラ６２による撮像を受け、その画像を取り込み
位置補正演算するよう制御される。

【００３２】このようにして、電子部品２の位置検出を
行った他方の装着ヘッド３２は、先の装着ヘッド３１の
部品装着操作後、印刷配線基板４の所定座標位置上に搬
送降下され、位置補正を受けて装着される。

【００３３】このようにして、２個の電子部品２の装着
実装を終了後は、直交座標走行形ロボット９の操作によ
り、装着ヘッド３１，３２は再び搬送部１方向に移動さ
れ、上記操作が繰り替えされる。

【００３４】従って、撮像カメラ６１，６２は互いに電
子部品２の吸着，装着時に撮影操作するので鮮明な高精
度の位置検知画像が安定して得られるとともに、直交座
標走行形ロボット９は従来のように、搬送途中で停止や
減速することないので、搬送サイクルタイムの短縮が行
われる。

【００３５】なお、上記装着方法では、撮像カメラ６
１，６２による撮像操作は、直交座標走行形ロボット９
のＸ軸テーブル９１が停止した状態で行われるように操
作されたが、もともと撮像カメラ６１，６２と装着ヘッ
ド３１，３２は共にヘッドボデー９１ａ，９２ａに固定
されていて、一体的に搬送移動するものであるから、Ｘ
軸テーブル９１の移動状態においても、吸着された電子
部品２の位置検出が可能である。

【００３６】従って、搬送移動中の位置検出及び位置補
正演算を行うことによって、装着サイクルタイムの大幅
な短縮が可能となり、製造効率の向上を図ることができ
る。次に、図１及び図２に示した装置における、画像演
算処理の制御系を図３を参照し詳細に説明する。

【００３７】即ち、撮像カメラ６１，６２で撮像された
電子部品２の画像はＡ／Ｄ変換器１５１でデジタル信号
に変換され、一旦画像メモリ１５６に記憶される。画像
メモリ１５６に記憶された電子部品２の位置情報は、位
置ずれ検出器１５３に供給され、予め設定された基準位
置との位置変位量が算出され、その算出された変位量は
サーボコントローラ１５４に供給される。

【００３８】サーボコントローラ１５４は、吸着電子部
品２の位置補正制御とともに、この部品装着装置全体を
駆動制御する主制御部の機能をも果たすものである。従
って、サーボコントローラ１５４は、位置ずれ検出器１
５３からの変位量が零となるよう制御信号を導出し、装
着ヘッド３１，３２のＺ軸調整信号及び電子部品２の位
置補正のためのθ軸補正信号をそれぞれ倍率変更回路１
５５，Ｚ軸調整回路及びθ軸駆動コントローラ１５７に
供給するとともに、直交座標走行形ロボット９を駆動す
るＸ軸／Ｙ軸／Ｚ軸駆動コントローラ１５８に制御信号
を供給する。

【００３９】このようにして、部品装着装置は、サーボ
コントローラ１５４の制御により、電子部品２の吸着、
搬送移動、及び印刷配線基板４への装着等の一連の実装
操作とともに、精度良い部品装着を行うための光学系の
焦点調整制御と、吸着電子部品２の位置制御をも機能的
に行うものである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の部品装着装
置及び方法によれば、複数の吸着ヘッドをロボットのテ
ーブルに設けるとともに、撮像カメラを一体化して取り
付けたので、吸着ヘッドの操作状態にかかわり無く電子
部品の位置検出ができるので、装着サイクルタイムの短
縮化が可能となり、実用に際し得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による部品装着装置の一実施の形態を示
す斜視図である。

【図２】図１に示す装置の要部を示す拡大側面図であ
る。

【図３】図１に示す装置の制御系を説明する構成図であ
る。

【図４】従来の部品装着装置を説明する側面図である。

【符号の説明】

１ 搬送部 １ａ テープ ２ 電子部品（部品） ３，３１，３２ 装着ヘッド ３ａ 吸着ノズル ３１ａ，３２ａ 鏡筒 ３１ａａ，３２ａａ 従動側ギア ３１ｂ，３２ｂ 透明ガラス ３１ｃ，３２ｃ 吸着ノズル ３１ｄ，３２ｄ 凸レンズ ３１ｅ，３２ｅ 照明ランプ ４ 印刷配線基板 ５ 基台 ６，６１，６２ 撮像カメラ ７ 照明ランプ ８ コンベア ９ 直交座標走行形ロボット ９１ Ｘ軸テーブル ９１ａ ヘッドボデー １０１，１０２ Ｚ軸駆動モータ １１１，１１２ ボールねじ １２１，１２２ スライドブロック １４１，１４２ θ軸駆動モータ １４１ａ，１４２ａ 駆動側ギア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を搬送する搬送部と、この搬送部で
   搬送された前記部品を吸引保持して移動させその部品を
   印刷配線基板に装着する筒状の装着ヘッドと、この装着
   ヘッドを取り付けＸ−Ｙ軸方向に搬送可能な直交座標走
   行形ロボットと、前記装着ヘッドに吸引保持された部品
   の位置を検出する撮像カメラとを有する部品装着装置に
   おいて、 前記直交座標走行形ロボットのＸ軸またはＹ軸方向に移
   動するテーブルに、前記撮像カメラと複数個の前記装着
   ヘッドとを取り付け、かつ前記撮像カメラは前記装着ヘ
   ッドの中心軸上に設けられ、装着ヘッドは、その上下開
   口部に透光部材が嵌め込まれ、かつ部品を吸着する下端
   部の位置に焦点を結ぶレンズを筒内に設けたことを特徴
   とする部品装着装置。
2. 【請求項２】 Ｘ−Ｙ軸方向に搬送可能な一つの直交座
   標走行形ロボットのＸ軸またはＹ軸方向に移動するテー
   ブルに取り付けられた複数個の装着ヘッドにより部品を
   順次吸着し、 この順次装着ヘッドに吸着された部品のうち、先に吸着
   された部品の撮像カメラによる撮影を撮影される部品よ
   り後に吸着される部品の吸着操作時に行い、 前記後に吸着された部品の撮像カメラによる撮影を前記
   先に吸着された部品の印刷配線基板へ装着操作時に行う
   ことを特徴とする部品装着方法。