JPH0964597A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品を基板上に装着して実装する際に、
その実装タクトを向上することができる部品実装装置を
提供する。 【解決手段】 移動装置３がカメラ部２を装着ヘッド１
に追従させて移動し、カメラ部２が装着ヘッド１に保持
された電子部品４を撮像する際に、装着ヘッド１の停止
や速度の低減を行うことなく、画像のぶれを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品としての電子
部品などを部品実装対象である基板などに実装する部品
実装装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば、電子機器の小型化、軽
量化に対応するため、電子部品の小型化、実装の高密度
化が必要となり、これらの電子部品を実装する部品実装
装置も精密な実装を行なう必要が生じている。

【０００３】このため、部品実装を行う際には、部品吸
着などにより部品を保持した場合に発生する部品のわず
かな位置ずれをも補正するため、カメラなどを利用した
認識装置を使用して部品装着に対する制御を行なってい
る。

【０００４】以下、従来の部品実装装置について、図面
を参照しながら説明する。なお、ここでは、部品として
の電子部品を部品実装対象である基板上に実装する場合
を例に挙げて説明する。

【０００５】図６は従来の部品実装装置の全体の構成を
示す外観図であり、部品実装を行なう部分を図７、図８
に示す。図６において、１００は、装着する部品を供給
する部品供給部であり、装着ヘッド１０２が移動して部
品保持のための部品吸着が行なえる範囲内に存在してい
る。１０１は後述する基板を装着ヘッド１０２の駆動位
置まで供給および排出する基板搬送装置である。１０３
は、認識装置であり、後述するカメラ部からの映像を受
け取り、制御部１０４に対して装着ヘッド１０２を制御
して移動させるための信号を送ることができる。制御部
１０４は、装着ヘッド１０２の動作を制御する装置であ
り、認識装置１０３とともに部品実装装置内に備えられ
ている。この部品実装装置では、部品実装を図６のａの
部分で行なうが、その詳細を図７、図８を用いて説明す
る。

【０００６】以上のように構成された従来の部品実装装
置において、部品実装に関する部分について、その詳細
を示す図７、図８を用いて以下に説明する。図７および
図８において、１０２は、電子部品を保持する部品保持
手段と、部品保持手段を移動してその部品保持手段に保
持された電子部品を基板上に装着する実装手段とを備え
た装着ヘッドである。この装着ヘッド１０２は、空圧ま
たは複数の爪等で電子部品を保持し装着時には保持を開
放する機構を持ち、移動に際しては、装着位置への平面
的な移動だけでなく、装着時の上下移動や装着部品の姿
勢を変更できるように装着ヘッド先端を回転させる機構
を持ち、これらの動作は認識装置１０３の認識結果に基
づいて制御部１０４が制御している。

【０００７】１０５はカメラ部であり、このカメラ部１
０５は、装着ヘッド１０２に保持された電子部品の形状
などが撮像可能で、装着ヘッド１０２の移動可能範囲内
に固定されている。

【０００８】１０６は装着ヘッド１０２に保持される電
子部品である。１０７は電子部品１０６が装着される基
板であり、図６に示す基板搬送装置１０１により部品実
装装置内に供給および排出される。

【０００９】以上のように構成された従来の部品実装装
置について、その動作を以下に説明する。図６、図７お
よび図８において、部品供給部１００から供給された電
子部品１０６を保持した装着ヘッド１０２は、部品認識
を行うため、カメラ部１０５の上部を通過する。その通
過の際に、カメラ部１０５は、電子部品１０６を撮像
し、その画像データを認識装置１０３に転送する。

【００１０】認識装置１０３は、その画像データから装
着ヘッド１０２に保持された電子部品１０６の姿勢を解
析して、装着ヘッド１０２の移動補正データを制御部１
０４に渡す。それにより、制御部１０４は装着ヘッド１
０２をその位置および姿勢を補正して移動させ、電子部
品１０６の基板１０７への正確な装着を行なう。この
時、装着ヘッド１０２は図８の矢印ｂに示す軌跡を描
く。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の部品実装装置では、装着ヘッド１０２がカメ
ラ部１０５上を通過して電子部品１０６の撮像を行なう
際に、画像のぶれを生じさせないために、カメラ部１０
５の上部において、装着ヘッド１０２を停止させるかな
いしは装着ヘッド１０２の速度を落とすかする必要があ
り、そのため実装タクトが低下するという問題点を有し
ていた。

【００１２】また、装着ヘッド１０２が、図８の矢印ｂ
に示す軌跡に従ってカメラ部１０５上を移動するため、
装着ヘッド１０２の移動距離が増え、実装タクトが低下
するという問題点を有していた。

【００１３】そこで、これを解決するために、カメラ部
１０５を部品供給部１００と基板１０７との中間位置に
配置して、図８の矢印ｂに示す軌跡を短縮することが考
えられるが、この場合でも、通常、電子部品１０６は部
品供給部１００の任意の位置から取り出され基板１０７
の任意の位置に装着されるため、常に装着ヘッド１０２
が最短距離を移動するとは限らず、その移動経路によっ
ては実装タクトが低下するという問題点を有していた。

【００１４】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、部品としての電子部品を部品実装対象である基板上
に装着して実装する際に、その実装タクトを向上するこ
とができる部品実装装置を提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の請求項１に記載の部品実装装置は、部
品を保持する部品保持手段と、前記部品保持手段を移動
してその部品保持手段に保持された部品を、部品が実装
される対象である部品実装対象上に装着する実装手段
と、前記部品保持手段に保持された部品を撮像するカメ
ラ部と、そのカメラ部から得られた部品の位置を認識し
て前記実装手段の装着動作に補正を加える認識装置と、
前記カメラ部を任意の速度で任意の位置へ移動する移動
手段とを備えた構成とする。

【００１６】そして、請求項１の構成によると、移動手
段がカメラ部を部品保持手段に追従させて移動し、カメ
ラ部が部品保持手段に保持された部品を撮像する際に、
部品保持手段の停止や速度の低減を行うことなく、画像
のぶれを防止する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を示す部品実装装置について、図１、図２および図６を
用いて説明する。

【００１８】図１および図２において、１は、図７およ
び図８に示す従来例における装着ヘッド１０２と同様
に、部品として電子部品を保持する部品保持手段と、部
品保持手段を移動してその部品保持手段に保持された電
子部品を、その電子部品が実装される対象である部品実
装対象としての基板上に装着する実装手段とを備えた装
着ヘッドである。

【００１９】この装着ヘッド１は、空圧または複数の爪
等で電子部品を保持し装着時には保持を開放する機構を
持ち、移動に際しては、装着位置への平面的な移動だけ
でなく、装着時の上下移動や装着部品の姿勢を変更でき
るように装着ヘッド先端を回転させる機構を持ち、これ
らの動作は図６に示す認識装置１０３の認識結果に基づ
いて制御部１０４が制御している。

【００２０】２はカメラ部であり、このカメラ部２は、
装着ヘッド１に保持された電子部品の形状が撮像可能
で、装着ヘッド１の移動可能範囲内に、装着ヘッド１と
等速度で移動できるようにボールネジやモータ等により
構成された移動手段としての移動装置３に保持された状
態で、配設されている。

【００２１】電子部品４、部品供給部５及び基板６は、
図７および図８に示す従来例における電子部品１０６、
部品供給部１００及び基板１０７と同様の構成である。
以上のように構成された第１の実施の形態の部品実装装
置について、その動作を以下に説明する。

【００２２】図１および図２において、部品供給部５か
ら供給された電子部品４を保持した装着ヘッド１は、そ
の電子部品４に対する部品認識を受けるため、カメラ部
２の移動範囲内において、カメラ部２の移動方向と同軸
上を通過する。その通過中に、カメラ部２は、移動装置
３により装着ヘッド１と等速度で図２の矢印ｃの方向に
移動しながら、装着ヘッド１に保持された電子部品４を
撮像する。

【００２３】このため、装着ヘッド１とカメラ部２とが
平行して移動する区間においては、装着ヘッド１とカメ
ラ部２の相対速度は無くなり、装着ヘッド１の速度を落
とすこと無く、撮像時の画像ぶれを生じさせないことが
可能となる。

【００２４】なお、電子部品４の基板６への実装につい
ては、図７および図８に示す従来例と同様に、装着ヘッ
ド１が図２の矢印ｄの軌跡に従って移動し、この装着ヘ
ッド１に保持された電子部品４が基板６に装着されるこ
とによって行なわれる。

【００２５】以上の動作により、電子部品４を基板６上
に装着して実装する際に、その実装タクトを向上するこ
とができる。ところで、上記のような第１の実施の形態
の部品実装装置において、矢印ｄの軌跡に基づいて決ま
る装着ヘッド１の移動距離を短縮することができれば、
さらに実装タクトを向上することができる。

【００２６】以下、本発明の第２の実施の形態を示す部
品実装装置について、図３および図４を用いて説明す
る。図３および図４において、１２はカメラ部であり、
このカメラ部１２は、装着ヘッド１に保持された電子部
品４の形状が撮像可能で、装着ヘッド１の移動可能範囲
内に、装着ヘッド１と等速度で移動可能であり、かつ部
品供給部５と基板６上の部品装着位置６ａとの中間部分
の任意の位置に移動できるように、ボールネジやモータ
等により構成された移動装置１３，１４に保持された状
態で、配設されている。なお、その他の構成について
は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでの詳し
い説明は省略する。

【００２７】以上のように構成された第２の実施の形態
の部品実装装置について、その動作を以下に説明する。
図３および図４において、部品供給部５から供給された
電子部品４を保持した装着ヘッド１は、部品装着位置６
ａへの最短距離を移動するように制御される。この時、
装着ヘッド１に保持された電子部品４に対する部品認識
のため、カメラ部１２は、装着ヘッド１の移動軌跡下部
に位置して、移動装置１３、１４により装着ヘッド１と
同一方向に等速度で図４の矢印ｅの方向に移動しなが
ら、装着ヘッド１に保持された電子部品４を撮像する。

【００２８】このため、装着ヘッド１は、部品認識のた
めには、図２の矢印ｄのような余分な移動軌跡を取ら
ず、図４の矢印ｆのような直線的な移動軌跡となる直線
軌道上の運動が可能となる。

【００２９】なお、以下の電子部品４の基板６への実装
については、第１の実施の形態の場合と同様に、装着ヘ
ッド１が図４の矢印ｆの軌跡に従って移動し、この装着
ヘッド１に保持された電子部品４が基板６に装着される
ことによって行なわれる。

【００３０】以上の動作により、移動装置１３，１４は
カメラ部１２を装着ヘッド１の移動軌跡下で移動し、装
着ヘッド１における電子部品４の認識のための余分な移
動軌跡をなくして、装着ヘッド１の移動時間を短縮する
ことができる。そのため、電子部品４を基板６上に装着
して実装する際に、その実装タクトを、第１の実施の形
態に比べてさらに向上することができる。

【００３１】なお、この効果は、電子部品４の吸着開始
位置と部品装着位置６ａが変化しても、それらの間の矢
印ｆで示される直線軌道を算出することにより、常に得
ることができる。

【００３２】ところで、上記のような第１および第２の
実施の形態に示した構成によると、装着ヘッドとカメラ
部とが異なる機構により移動制御されるため、それらの
相対速度が完全には無くならず、また、機械振動のた
め、画像撮像時に装着ヘッドの本来の位置とカメラ部が
想定した位置とにずれが生じ、装着ヘッドとカメラ部の
各位置に誤差が生じる可能性がある。

【００３３】その場合生じる位置の誤差は、装着ヘッド
やカメラ部の制御方法によって無視できるほどに少なく
できるが、さらに精度を向上させるためには装着ヘッド
の正確な位置をカメラ部に認識させる必要がある。

【００３４】以下、本発明の第３の実施の形態を示す部
品実装装置について、図５および図６を用いて説明す
る。図５は本実施の形態の装着ヘッドを下方から図示し
たものである。図５において、３１は、電子部品を保持
する部品保持手段と、部品保持手段を移動してその部品
保持手段に保持された電子部品を基板上に装着する実装
手段とを備えた装着ヘッドである。

【００３５】この装着ヘッド３１は、空圧または複数の
爪等で電子部品を保持し装着時には保持を開放する機構
を持ち、移動に際しては、装着位置への平面的な移動だ
けでなく、装着時の上下移動や装着部品の姿勢を変更で
きるように装着ヘッド先端を回転させる機構を持ち、こ
れらの動作は図６に示す認識装置１０３の認識結果に基
づいて制御部１０４が制御している。

【００３６】本実施の形態の装着ヘッド３１は、さら
に、装着ヘッド３１の中心を算出可能とするため認識さ
れる基準マーク３２を備えている。基準マーク３２は、
本実施の形態の場合は２つ存在し、第１のマークと第２
のマークとを結んだ直線上の中心位置に装着ヘッド３１
のヘッド中心が位置するように配置されているが、ヘッ
ド中心が算出できるのであれば、どのようなマークをど
のような位置に配置してもかまわない。なお、その他の
構成については、第１の実施の形態及び第２の実施の形
態と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

【００３７】以上のように構成された第３の実施の形態
の部品実装装置について、その動作を以下に説明する。
なお、ここでは、この第３の実施の形態の装着ヘッド３
１を、図１に示す第１の実施の形態の部品実装装置に適
用した場合を例に挙げて説明する。

【００３８】図１および図５において、部品供給部５か
ら供給された電子部品４を保持した装着ヘッド３１は、
その電子部品４に対する部品認識を受けるため、カメラ
部２上を通過する。その通過中に、カメラ部２は、装着
ヘッド３１の基準マーク３２と電子部品４とを一度に撮
像し、その映像内の基準マーク３２からヘッド中心の位
置が算出できる。

【００３９】これにより、従来は装着ヘッドの中心が常
にカメラ中心にあるとして装着ヘッドの位置ズレを含め
てカメラ中心からの部品ズレを認識していたものが、装
着ヘッドの中心が正確に読み取れるので、装着ヘッド中
心からの位置ズレが認識でき正確な部品認識が行なえ
る。このため、装着ヘッド３１とカメラ部２との移動に
よる誤差を補正して認識することが可能となる。

【００４０】なお、以下の電子部品４の基板６への実装
については、第１の実施の形態の場合あるいは第２の実
施の形態の場合と同様に行なわれる。以上の動作によ
り、基準マーク３２により装着ヘッド３１による電子部
品４の保持状況を認識して、電子部品４の装着時の実装
精度を向上することができる。

【００４１】なお、上記の各実施の形態においては、図
１〜図５に示すように、部品保持手段と実装手段とから
なる装着ヘッドを、部品保持手段と実装手段とが一体的
に移動するように構成したが、実装手段が部品保持手段
を移動してその部品保持手段に保持された電子部品を基
板上に装着できるような構成であれば、部品保持手段お
よび実装手段をどのように構成してもよく、例えば、実
装手段の機構の動作によって部品保持手段のみが移動す
るように構成してもよい。

【００４２】また、上記の各実施の形態においては、部
品として電子部品を基板上に実装する電子部品実装装置
を例に挙げて説明したが、部品として精密機械を構成す
る精密な各機械部品をアッセンブリする機械部品実装装
置などにおいても同様に実施でき、同様の効果が得られ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、移動手段
はカメラ部を部品保持手段に追従させて移動し、カメラ
部が部品保持手段に保持された部品を撮像する際に、部
品保持手段の停止や速度の低減を行うことなく、画像の
ぶれを防止することができる。

【００４４】また、移動手段はカメラ部を部品保持手段
の移動軌跡下に移動し、部品の認識のための余分な移動
軌跡をなくして、移動時間を短縮することができる。ま
た、基準マークにより部品保持手段と部品との相対位置
を認識して、部品の位置認識の補正を行い、部品の装着
精度を向上することができる。

【００４５】以上のため、部品を部品実装対象上に装着
して実装する際に、その実装タクトを向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す部品実装装置
の斜視図

【図２】同実施の形態における部品実装装置の平面図

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す部品実装装置
の斜視図

【図４】同実施の形態における部品実装装置の平面図

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す部品実装装置
の斜視図

【図６】従来の部品実装装置の全体構成を示す設備外観
図

【図７】同従来例の斜視図

【図８】同従来例の平面図

【符号の説明】

１，３１ 装着ヘッド ２，１２ カメラ部 ３，１３，１４ 移動装置 １０３ 認識装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を保持する部品保持手段と、前記部
   品保持手段を移動してその部品保持手段に保持された部
   品を、部品が実装される対象である部品実装対象上に装
   着する実装手段と、前記部品保持手段に保持された部品
   を撮像するカメラ部と、前記カメラ部から得られた部品
   の位置を認識して前記実装手段の装着動作に補正を加え
   る認識装置とから構成され、前記カメラ部を任意の速度
   で任意の位置へ移動する移動手段を持つことを特徴とす
   る部品実装装置。
2. 【請求項２】 移動手段は、カメラ部を部品保持手段と
   等速度で移動するよう構成したことを特徴とする請求項
   １記載の部品実装装置。
3. 【請求項３】 移動手段は、カメラ部を部品保持手段に
   よる部品の保持開始位置と実装手段による前記部品の部
   品実装対象への装着位置とを結ぶ概直線上を移動するよ
   う構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の部品実装装置。
4. 【請求項４】 部品保持手段は、保持した部品と前記部
   品保持手段との相対位置を認識可能とする基準マークを
   持つことを特徴とする請求項１または請求項２または請
   求項３記載の部品実装装置。