JPH10335899A - 電子部品実装方法および電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板上の電子部品の実装位置をより正確
に与えられティーチングに際して実装位置の位置決め操
作がより簡単に行える電子部品実装方法および電子部品
実装装置を提供する。 【解決手段】 電子部品実装の位置決めの際に、操作者
による直交テーブルの位置決め動作のみに依存せず、回
路基板上の電極部分の幾何的なパターンをも、電子部品
の実装位置に反映する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直交テーブルに保
持された回路基板上に電子部品を実装するための電子部
品実装方法および電子部品実装装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品実装装置における構成に
ついて、図５〜図８に基づいて説明する。

【０００３】図５は従来から用いられている電子部品実
装装置の外観を示した構成図である。図５において、１
００は装置の状態やプログラムの内容などを表示するた
めの表示装置、１０１はデータを入力するためのキーボ
ードなどを備えた入力装置、１０２は回路基板を保持し
その回路基板の位置決めを行うための直交テーブル、１
０３は回路基板を撮影するためのカメラ、１０４はカメ
ラ１０３の画像を表示するモニタである。また１０５
は、電子部品を供給するためのテーブルであり、電子部
品を供給する位置を識別するための一意な番号（以下、
Ｚ番号とする）を持つ。１０６は、電子部品を保持する
保持装置であり、複数の装着ヘッドと各ヘッド毎に電子
部品を吸着するためのノズルを備えており、この回転動
作によりテーブル１０５から電子部品を吸着し、回路基
板上の実装位置へ実装する。

【０００４】図６は入力装置１０１において直交テーブ
ル１０２を任意の位置に移動させるために備えられたキ
ーを示したものであり、それぞれのキーに示した４方向
に直交テーブル１０２を移動させる。これらのキーは、
１回の押下で直交テーブル１０２が微小量移動し、押下
し続けると連続で移動する作用を持つ。また、中央のキ
ーは、１回の押下で直交テーブル１０２が移動する移動
量の大小を切り替えるものであり、連続移動の場合は、
高速移動または低速移動を切り替える作用を持つ。

【０００５】図７は電子部品を実装するために必要なプ
ログラムの種類及びそれらの関係を示したものである。
図７において、１０７は、電子部品を実装する順序（順
序毎にブロックと呼ぶ）と、各ブロックにおいて実装す
る電子部品の供給位置とをＺ番号により対応させて定義
したもので、ＮＣプログラムと呼ぶ。１０８は、各Ｚ番
号により指示された供給位置に供給する電子部品の種類
を定義したもので、配列プログラムと呼ぶ。１０９は、
電子部品の種類毎に電子部品の電気的特性によるタイ
プ，形状，供給方法を定義したもので、部品ライブラリ
と呼ぶ。この部品ライブラリ１０９は、電子部品の種類
毎に部品形状コードにより一意に識別され、この部品形
状コードを介して、配列プログラム１０８と関連付けら
れている。

【０００６】図８は図７に示すＮＣプログラム１０７の
編集画面を示したものである。図８において、１１０
は、電子部品を実装する位置を示すものであり、実装位
置を定義する上で便宜的に定められた原点（以下、プロ
グラム原点と呼ぶ）からの相対的な位置を、Ｘ，Ｙの各
座標値による２次元の位置座標により表している。１１
１は、前記したＺ番号であり、配列プログラム１０８と
の組み合わせにより実装する電子部品の種類が特定され
る。１１２は、編集画面上の入力ボタンであり、各ブロ
ックの実装位置に対して、カメラと回路基板の相対的な
位置関係より実装位置を算出する機能（以下、ティーチ
ング機能と呼ぶ）を起動するためのものである。

【０００７】基本的に、回路基板を生産するためのＮＣ
プログラムは、回路基板のＣＡＤデータからオフライン
の変換ソフトウェアなどにより自動的に生成したものを
使用する。しかしながら、回路基板の仕様変更などによ
る小規模な実装位置の変更などに対応して行うＮＣプロ
グラムの修正においては、ＣＡＤデータから再生成する
よりも電子部品実装装置上で直接修正した方が効率が良
い。

【０００８】また、回路基板の生産ロットによるランド
位置の微細なばらつきにより、実装位置を微修正する必
要がある場合も多い。そのような場合に対応して、電子
部品実装装置上においてより正確な実装位置をＮＣプロ
グラムのＸ，Ｙ座標に反映する手段として、実際の実装
位置をカメラの映像で確認して教示する機能を設ける。
このような機能をブロックティーチング機能と定義す
る。

【０００９】以上のように構成された電子部品実装装置
において、図９から図１１を参照しながら、ティーチン
グ機能によりＮＣプログラムの各ブロックに対して実装
位置を与える方法および算出する仕組みについて以下に
説明する。

【００１０】図９は、電子部品実装装置において、ティ
ーチング機能を起動した際のＮＣプログラムの編集画面
を示したものである。図９において、１１３は直交テー
ブル１０２の現在位置を示す２次元の座標値、１１４は
ティーチング画面上の入力ボタンであり、電子部品実装
装置上の機械原点からのカメラの絶対座標及び前記の直
交テーブル１０２の現在位置に基づいて、ＮＣプログラ
ム上のＸ，Ｙ座標を算出し、対象ブロックのＸ，Ｙ座標
を更新する作用を持つ。

【００１１】図１０はティーチング機能を実行中のモニ
タ１０４の画像表示例を示したものである。図１０にお
いて、１１５はカメラ視野の中心位置である。１１６は
回路基板上の電極部分である。電子部品の実装位置は電
子部品の中央であり、回路基板上の電極部分のパターン
より実装位置を判断し、モニタ１０４の中央にその実装
位置が表示されるように、入力装置１０１により直交テ
ーブル１０２を移動させる。

【００１２】図１１は回路基板上の実装位置とカメラと
の位置関係を図式的に示したものである。図１１におい
て、１１７は電子部品実装装置上に定義された機械原点
であり、２次元の位置座標は（０，０）である。１１８
は回転ヘッドが電子部品を装着する位置、１１９はカメ
ラの固定位置であり、装着位置１１８から見たカメラの
固定位置１１９までの２次元の変位をカメラオフセット
と呼ぶ。１２０は前記のプログラム原点であり、機械原
点１１７から見た２次元の変位をプログラムオフセット
と呼ぶ。

【００１３】カメラの中心位置１１５が実装位置に一致
したときの直交テーブルの現在位置をΔＴ（Ｘｔ，Ｙ
ｔ）、またカメラオフセットをΔＣｏ（Ｃｏｘ，Ｃｏ
ｙ）、プログラムオフセットをΔＰｏ（Ｐｏｘ，Ｐｏ
ｙ）とすると、プログラム原点１２０からカメラの固定
位置１１９までの変位はΔＴ−ΔＰｏとなるので、プロ
グラム原点１２０から見た実装位置は、（ΔＴ−ΔＰ
ｏ）−ΔＣｏ＝（Ｘｔ−Ｐｏｘ−Ｃｏｘ，Ｙｔ−Ｐｏｙ
−Ｃｏｙ）となる。ティーチング機能においては、この
変位をＮＣプログラムの各ブロックのＸ，Ｙ座標として
取り込むことにより、対象ブロックのＸ，Ｙ座標を更新
する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成の電子部品実装装置における従来の電子部品実
装方法では、モニタ１０４に表示された電極部分のパタ
ーンなどから実装位置となる電子部品の中心部を推測
し、目視により実装位置とカメラ中心位置とを合わせ込
むため、操作者によりばらつきが出るなど、必ずしも正
確な実装位置を与える手段を保証するものではない。特
にＳＯＰ部品やＱＦＰ部品など、リード部分が微細な電
子部品を実装するブロックをティーチングの対象とする
場合には、より精密に直交テーブルの位置決めを行う必
要がある。

【００１５】一方、近年の電子部品の多様化に伴い、種
々の異形電子部品を実装の対象とする必要があり、その
電子部品の形状および回路基板上の電極部のパターンの
みから、正確な実装位置を判断することが困難な電子部
品も存在する。

【００１６】また、位置決め動作を行うために、図６に
示したキーの入力により４方向に直交テーブルを移動さ
せる操作において、ティーチングの対象となるブロック
の実装位置をカメラの視野内に入れ、実装位置をモニタ
の中心に表示させるまでかなりの操作回数を要するた
め、操作が煩雑となり時間がかかるという問題点を有し
ていた。

【００１７】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、回路基板上に実装する種々の電子部品に対してそ
の実装位置をより正確に与えることができるとともに、
ティーチング機能によるティーチングに際して、実装位
置の位置決め操作をより簡単に行えるように操作者を支
援することができる電子部品実装方法および電子部品実
装装置を提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の電子部品実装方法および電子部品実装装置
は、電子部品実装の位置決めの際に、操作者による直交
テーブルの位置決め動作のみに依存せず、回路基板上の
電極部分の幾何的なパターンをも、電子部品の実装位置
に反映することを特徴とする。

【００１９】以上により、回路基板上に実装する種々の
電子部品に対してその実装位置をより正確に与えること
ができるとともに、ティーチング機能によるティーチン
グに際して、実装位置の位置決め操作をより簡単に行え
るように操作者を支援することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の電子部
品実装方法は、直交テーブルに保持され電子部品が実装
される回路基板の位置決めを行うとともに、前記回路基
板を撮影するカメラと前記直交テーブルとの相対的な位
置を調整するために、前記直交テーブルを任意の位置に
移動する駆動機能と、前記カメラにより撮影した前記回
路基板の画像をモニタに表示する基板認識機能と、前記
回路基板上に実装される電子部品の種類と実装位置との
対応を定義するプログラムを作成する編集機能とを有
し、前記回路基板上に電子部品を実装するに際し、前記
編集機能により、予め登録されている電子部品の種別お
よび寸法に基づく各電子部品に適合する回路基板上の電
極パターンと、前記基板認識機能によりカメラで撮影さ
れた前記回路基板の画像から抽出された各電子部品の電
極パターンとを照合させて、各電子部品の実装位置を算
出して登録し、その実装位置を用いて前記プログラムを
作成し、そのプログラムに基づいて、前記駆動機能によ
り直交テーブルを電子部品が回路基板上の適正な位置に
実装可能となるように移動する方法とする。

【００２１】請求項２に記載の電子部品実装装置は、直
交テーブルに保持され電子部品が実装される回路基板の
位置決めを行うとともに、前記回路基板を撮影するカメ
ラと前記直交テーブルとの相対的な位置を調整するため
に、前記直交テーブルを任意の位置に移動する駆動手段
と、前記カメラにより撮影した前記回路基板の画像をモ
ニタに表示する基板認識手段と、前記回路基板上に実装
される電子部品の種類と実装位置との対応を定義するプ
ログラムを作成する編集手段とを備え、前記駆動手段に
より移動する直交テーブルに保持された前記回路基板上
に電子部品を実装する電子部品実装装置において、前記
編集手段を、予め登録されている電子部品の種別および
寸法に基づく各電子部品に適合する回路基板上の電極パ
ターンと、前記基板認識手段によりカメラで撮影された
前記回路基板の画像から抽出された各電子部品の電極パ
ターンとを照合させて、各電子部品の実装位置を算出し
て登録し、その実装位置を用いて前記プログラムを作成
するよう構成し、前記駆動手段を、前記編集手段により
作成されたプログラムに基づいて、直交テーブルを電子
部品が回路基板上の適正な位置に実装可能となるように
移動するよう構成した構成とする。

【００２２】これらの方法および構成によると、電子部
品実装の位置決めの際に、操作者による直交テーブルの
位置決め動作のみに依存せず、回路基板上の電極部分の
幾何的なパターンをも、電子部品の実装位置に反映す
る。

【００２３】以下、本発明の実施の形態を示す電子部品
実装方法および電子部品実装装置について、図１から図
４，図８及び図１１を用いて具体的に説明する。 （実施の形態１）図１は本実施の形態の電子部品実装装
置における処理構造を示すブロック図である。図１にお
いて、１は編集手段としてのプログラム編集部であり、
図８に示すような編集画面及びデータを入力するための
編集機能を有する装置を備えている。２は駆動手段とし
ての軸動作部であり、本来はＮＣプログラム編集部１と
は独立して機能する駆動機能を有し、電子部品実装装置
が備えている各軸を任意の位置に位置決めする作用を持
つ。この軸動作部２は、本発明のティーチング機能にお
いては、ＮＣプログラム編集部１から呼び出され、ティ
ーチングの対象となるブロックの実装位置がカメラの中
心位置に一致するように直交テーブルを位置決めするた
めの制御を行う。３は基板認識手段としての基板認識部
であり、回路基板を上方から撮影するカメラ及びカメラ
からの画像を表示するモニタを備え、基板認識機能を有
している。４は部品データ保持部であり、予め、電子部
品の種別や寸法に基づき各電子部品に適合する回路基板
上の電極部分について、その個数，必要とする電極の寸
法，各電極間の位置関係などにより定まるパターンをイ
メージデータとして保持する。５はパターン照合部であ
り、ティーチングの対象となるブロックにおいて実装さ
れる電子部品の種類を、ＮＣプログラムと配列プログラ
ムの組み合わせにより特定し、該当する電子部品が持つ
べき電極部分のパターンを部品データ保持部４より取得
する。一方、基板認識部３より取得した画像データに対
して電極部分のみを抽出し、カメラの視野内で前記パタ
ーンに一致する箇所を照合処理により判断する。なお、
部品データ保持部４の電極部分のパターンは、電子部品
を実装角度０度で実装する場合を基準に定義されてお
り、照合処理においてはティーチングの対象となるブロ
ックの実装角度を考慮し、パターンをその分回転させる
必要がある。６は実装位置算出部であり、パターン照合
部５において照合されるパターン毎に、電極間の幾何的
な位置関係により実装位置となる中心位置を算出する。
さらにモニタ中心位置と算出された実装位置との変位を
求め、図１１に示したプログラム原点１２０から見た実
装位置１１８に対してこの変位を反映することにより、
実装座標が算出される。プログラム編集部１はティーチ
ングの対象となったブロックの実装座標を算出値に更新
する。

【００２４】図２は本実施の形態の電子部品実装方法に
おけるブロックティーチング機能を実現するための手順
を示すフローチャートである。図２において、まず始め
に、ＮＣプログラムと配列プログラムの組み合わせか
ら、ティーチングの対象となるブロックにおいて実装さ
れる電子部品の種類を特定する（ステップ７）。ここ
で、組み合わせの対象となる配列プログラムが存在しな
いか、関連付けられた配列プログラム中のＺ番号に対し
て部品形状コードが定義されていないか、該当する部品
形状コードに関する電極部分のパターンデータが登録さ
れていないなどの理由により、本実施の形態のティーチ
ング機能が実現できない場合、従来の方法によりティー
チングを行うよう操作を導く（ステップ８，１２）。

【００２５】次に、回路基板上の実装位置を含み、対象
となる電子部品の電極部が接するパターン部分がカメラ
の視野角に入るよう、モニタを監視しながら直交テーブ
ルの位置決めを行う（ステップ９）。位置決め後、予め
登録されている電子部品のパターンデータと照合するパ
ターンがカメラの画像中に存在した場合には、そのパタ
ーンの位置関係により実装位置となる中心位置を算出
し、存在しなかった場合には再度正しく位置決めを行う
よう操作を導く（ステップ１０、１１）。

【００２６】図３は回路基板上のパターンを画像抽出し
たデータの例である。図３において、１３は、３極の電
極を持つ回路基板上のパターンにおいて、その幾何的な
位置関係から導出された電子部品の実装位置である。ま
た１４はカメラの中心位置であり、カメラオフセットに
より装着位置との変位が定義されている。一方、モニタ
に表示されているカメラの視野角の範囲について、Ｘ方
向，Ｙ方向のそれぞれに対して１画素当たりの回路基板
上の実寸法が、カメラスケールとして予め定義されてい
る。従って実装位置１３とカメラ中心位置１４の変位を
Ｘ方向，Ｙ方向の各画素数として取得し、前記のカメラ
スケールを乗じることによりカメラ中心位置１４から見
た実装位置１３の回路基板上の変位を算出できる。

【００２７】この変位をΔＺ（Ｚｘ，Ｚｙ）とすると、
実際の実装位置１３は図１１の説明で示した実装座標
（ΔＴ−ΔＰｏ）−ΔＣｏから、この変位分補正を行っ
た、（ΔＴ−ΔＰｏ）−ΔＣｏ−ΔＺ＝（Ｘｔ−Ｐｏｘ
−Ｃｏｘ−Ｚｘ，Ｙｔ−Ｐｏｙ−Ｃｏｙ−Ｚｙ）とな
る。

【００２８】なお、本実施の形態１では、図１に示すよ
うなロータリーヘッドおよび直交テーブルを持つ構造の
ものについて説明したが、直交ロボットに吸着，装着ヘ
ッドを有した電子部品実装装置にも同様に適用すること
ができる。 （実施の形態２）図４は回路基板上の複数のパターンを
画像抽出したデータの例である。図４において、１５，
１６はそれぞれ２極の電極を持つ電子部品の実装位置と
して抽出されたパターンである。また、１７，１８は抽
出されたパターンに対して基板認識部３が一意に割り当
てた識別番号である。本実施の形態のように、予め登録
されている電子部品のパターンデータ及び実装角度が一
致する実装箇所がカメラの視野内に複数存在する場合に
は、図５に示すモニタ１０４に識別番号を表示し操作者
がその番号を入力することにより、ティーチングの対象
となる実装箇所を特定する。その後、実施の形態１に示
した手順と同様に実装座標を算出する。

【００２９】以上により、ティーチングの対象となるブ
ロックの実装位置近傍にある回路基板上の電極部分がカ
メラの視野に入るよう、カメラと回路基板を保持する直
交テーブルの相対位置を調整するだけで、その位置での
カメラの画像を取り込むことにより、自動的に実装位置
を算出することができるため、操作者のティーチング操
作に依存せず、常に正確な実装位置をプログラムに反映
することができる。

【００３０】また、ティーチング操作において、従来の
ように操作者がモニタを参照しながら実装位置がカメラ
視野の中心になるよう、ティーチングキーにより直交テ
ーブルとの相対位置を微調整する必要がなく、操作者の
操作回数を軽減することができる。

【００３１】その結果、回路基板上に実装する種々の電
子部品に対してその実装位置をより正確に与えることが
できるとともに、ティーチング機能によるティーチング
に際して、実装位置の位置決め操作をより簡単に行える
ように操作者を支援することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ティーチ
ングの対象となるブロックの実装位置近傍にある回路基
板上の電極部分がカメラの視野に入るよう、カメラと回
路基板を保持する直交テーブルの相対位置を調整するだ
けで、その位置でのカメラの画像を取り込むことによ
り、自動的に実装位置を算出することができるため、操
作者のティーチング操作に依存せず、常に正確な実装位
置をプログラムに反映することができる。

【００３３】また、ティーチング操作において、従来の
ように操作者がモニタを参照しながら実装位置がカメラ
視野の中心になるよう、ティーチングキーにより直交テ
ーブルとの相対位置を微調整する必要がなく、操作者の
操作回数を軽減することができる。

【００３４】そのため、回路基板上に実装する種々の電
子部品に対してその実装位置をより正確に与えることが
できるとともに、ティーチング機能によるティーチング
に際して、実装位置の位置決め操作をより簡単に行える
ように操作者を支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成
を示すブロック図

【図２】同実施の形態の電子部品実装方法におけるブロ
ックティーチング方法を示すフローチャート

【図３】同実施の形態における回路基板上のパターンを
画像抽出したデータ例

【図４】同実施の形態における回路基板上の複数のパタ
ーンを画像抽出したデータ例

【図５】従来から用いられている電子部品実装装置の構
成を示す外観図

【図６】同従来例の直交テーブルにおける移動用キーの
説明図

【図７】同従来例における電子部品実装のためのプログ
ラムの説明図

【図８】同従来例におけるＮＣプログラムの編集画面の
説明図

【図９】同従来例におけるティーチング機能を起動した
際のＮＣプログラムの説明図

【図１０】同従来例におけるティーチング機能実行中の
モニタ画像の表示例

【図１１】同従来例における回路基板上の実装位置とカ
メラの位置関係の説明図

【符号の説明】

１ プログラム編集部 ２ 軸動作部 ３ 基板認識部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交テーブルに保持され電子部品が実装
   される回路基板の位置決めを行うとともに、前記回路基
   板を撮影するカメラと前記直交テーブルとの相対的な位
   置を調整するために、前記直交テーブルを任意の位置に
   移動する駆動機能と、前記カメラにより撮影した前記回
   路基板の画像をモニタに表示する基板認識機能と、前記
   回路基板上に実装される電子部品の種類と実装位置との
   対応を定義するプログラムを作成する編集機能とを有
   し、前記回路基板上に電子部品を実装するに際し、前記
   編集機能により、予め登録されている電子部品の種別お
   よび寸法に基づく各電子部品に適合する回路基板上の電
   極パターンと、前記基板認識機能によりカメラで撮影さ
   れた前記回路基板の画像から抽出された各電子部品の電
   極パターンとを照合させて、各電子部品の実装位置を算
   出して登録し、その実装位置を用いて前記プログラムを
   作成し、そのプログラムに基づいて、前記駆動機能によ
   り直交テーブルを電子部品が回路基板上の適正な位置に
   実装可能となるように移動する電子部品実装方法。
2. 【請求項２】 直交テーブルに保持され電子部品が実装
   される回路基板の位置決めを行うとともに、前記回路基
   板を撮影するカメラと前記直交テーブルとの相対的な位
   置を調整するために、前記直交テーブルを任意の位置に
   移動する駆動手段と、前記カメラにより撮影した前記回
   路基板の画像をモニタに表示する基板認識手段と、前記
   回路基板上に実装される電子部品の種類と実装位置との
   対応を定義するプログラムを作成する編集手段とを備
   え、前記駆動手段により移動する直交テーブルに保持さ
   れた前記回路基板上に電子部品を実装する電子部品実装
   装置において、前記編集手段を、予め登録されている電
   子部品の種別および寸法に基づく各電子部品に適合する
   回路基板上の電極パターンと、前記基板認識手段により
   カメラで撮影された前記回路基板の画像から抽出された
   各電子部品の電極パターンとを照合させて、各電子部品
   の実装位置を算出して登録し、その実装位置を用いて前
   記プログラムを作成するよう構成し、前記駆動手段を、
   前記編集手段により作成されたプログラムに基づいて、
   直交テーブルを電子部品が回路基板上の適正な位置に実
   装可能となるように移動するよう構成した電子部品実装
   装置。