JPH11126999A - チップ部品の非接触位置決め方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】対称形状のチップ部品の位置決めを平行光線の
投影部分を利用して簡単な構成でしかも正確に行えるチ
ップ部品の非接触位置決め方法及びその位置を提供す
る。 【解決手段】平行光線の検出エリア内に、チップ部品の
投影幅を検出してノズルの回転により投影幅の変化を記
録して最小幅になった時、部品がＸ軸（又はＹ軸）と平
行になったものと認識する。同じ方法で４つの面の投影
幅を全部順次に検出したデータに基づいて位置決めを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップ部品の非接
触位置決め方法及びその装置に関するものであり、更に
詳しくは、ＩＣ、抵抗器、コンデンサ等の対称な形状を
したチップ部品（及び対称な形状をした微少物体）を基
板等の上に正確に実装するための実装方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術におけるチップ部品の位置決め
は、検出エリア内の幅広のＣＣＤセンサを利用して、ノ
ズル及び部品が検出エリア内において投影された部品の
両サイドの幅を検出して、この２つのデータを比較して
位置ずれを求める方法が周知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明したＣＣＤセンサを利用した位置決めは、幅が広く、
且つ部品両サイドの光幅の検出が必要であり、高価格の
センサが必要であると云う問題点がある。

【０００４】又、このＣＣＤセンサによる位置決めに
は、複雑な計算が必要であるという問題点もある。

【０００５】従って、安価のセンサを利用できること
と、簡単で早い計算方法による信号処理を利用して実装
効率を上げることに解決しなければならない課題を有し
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係るチップ部品の非接触位置決め方法は、平行光線
からなる検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸
着している吸着ノズルの中心線と一致する位置におい
て、対称な形状をしたチップ部品を回転させ、該回転さ
せたチップ部品の投影幅に基づいてチップ部品の位置決
めを行うようにしたことである。

【０００７】又、前記チップ部品は、最初に置かれた位
置の投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一
方向と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線と
が同一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチ
ップ部品の位置決めを行うようにしたことである。

【０００８】チップ部品の非接触位置決め装置は、対称
な形状をしたチップ部品を回転自在に動かす吸着ノズル
を備えたノズル部と、所定幅の平行光線を発生させる発
光ユニットと、前記平行光線を受光する受光ユニット
と、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間の平行
光線の検出エリアで光線のエッジがチップ部品を吸着し
ている前記吸着ノズルの中心線と一致する位置に前記チ
ップ部品を置き、該チップ部品を回転させた投影幅で該
チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、から構成
されている。

【０００９】又、前記位置決め手段は、前記検出エリア
内に最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になっ
た位置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記
チップ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転
させた投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うように
したことである。そして、このチップ部品は、対称な四
角形状の４面で形成されていることである。

【００１０】チップ部品の非接触位置決め装置は、対称
な形状をしたチップ部品を回転自在に動かすノズル部
と、所定幅の平行光線を発生させる第１発光ユニット
と、前記平行光線を受光する第１受光ユニットと、前記
第１発光ユニットと直交する方向に設け、前記第１発光
ユニットからの平行光線と交差するように所定幅の平行
光線を発生させる第２発光ユニットと、該第２発光ユニ
ットからの平行光線を受光する第２受光ユニットと、前
記第１及び第２発光ユニットと前記第１及び第２受光ユ
ニットとの間の平行光線の検出エリア内に前記チップ部
品を置き、該チップ部品の２つの投影幅で該チップ部品
の位置決めを行う位置決め手段と、から構成されてい
る。

【００１１】又、前記位置決め手段は、最初に置かれた
チップ部品の投影幅を最小限にした位置が平行光線と同
一方向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行
光線が同一方向になるように回転させた２つの投影幅で
前記チップ部品の位置決めを行うようにしたことであ
る。このチップ部品は、対称な四角形状の４面で形成さ
れている。

【００１２】このような構成からなるチップ部品の非接
触位置決め方法及びその装置は、平行光線による投影幅
の解析を行うようにすればよいため、部品位置を解析す
る構造を簡素化することができると共に、その解析が極
めて簡単に行うことが可能となるので処理時間を大幅に
短縮できると共に、平行光線の照射及び受光するユニッ
トを備えればよくコストを抑制することが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態の
チップ部品の非接触位置決め方法を具現化する装置につ
いて図面を参照して説明する。

【００１４】チップ部品の非接触位置決め装置１０は、
図１及び図２に示すように、チップ部品１１が回転自在
に動くのに充分な間隔を持って対峙されている、所謂平
行光リニアセンサユニットを構成する発光ユニット１２
及び受光ユニット１３と、この発光ユニット１２及び受
光ユニット１３を制御するセンサコントローラ１４と、
センサコントローラ１４に種々の信号を送信及び受信す
る演算部１５と、この演算部１５を制御する本体制御部
１６とから構成されている。

【００１５】チップ部品１１は、本実施の形態において
は４面を持った対称な長方形状のチップであり、ノズル
部２０で上部を吸着して所定位置に回転自在に配置す
る。尚、実施の形態においては、長方形の四角形状に形
成されたチップであるがこれに限定されない。

【００１６】発光ユニット１２は、所定の平行光線１７
を照射するスリットからなる平行光線照射部１８を備え
ている。

【００１７】受光ユニット１３は、平行光線照射部１８
からの平行光線１７を受光するスリット形状の平行光線
受光部１９を設けた構造となっている。

【００１８】このような構造からなるチップ位置決め装
置１０においては、先ず図３に示すように、発光ユニッ
ト１２と受光ユニット１３との間の平行光線１７の検出
エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着した吸着ノ
ズルの中心線と一致する位置にチップ部品１１を置く。
この時の対称な長手方向の面Ｓ２、Ｓ４（Ｘ軸方向）と
短手方向の面Ｓ１、Ｓ３（Ｙ軸方向）とで形成され、面
Ｓ１に投射されているとする。そうすると、平行光線１
７の照射される面Ｓ１による投影部分が発生する。

【００１９】次に、図４に示すように、チップ部品１１
の面Ｓ１による投影部分Ｘ１が最小値になるように置か
れた位置の中心位置Ｐを中心にして回転させる。今、そ
の回転角度をθｃとすると、チップの長手方向の中心位
置からのチップ中心線θと回転角度θｃでの軸線θ１
は、平行光線１７と同軸線方向になり、チップ部品１１
の面Ｓ１が平行光線１７と同一方向になったものと認識
する。

【００２０】この状態で、図５に示すように、中心位置
Ｐを中心にして右方向に９０度回転させるとチップ部品
１１の長手方向の中心線θ１と直交する方向θ２にな
る。この時の平行光線１７で投射される面Ｓ４で得られ
た投影部分Ｙ１を検出して、チップ部品の面Ｓ３と平行
光線１７とが同一方向になったものと認識する。

【００２１】次に、図６に示すように、更に中心位置Ｐ
を中心にして更に右方向に９０度回転させると軸線θ１
から１８０度回転した位置方向θ３になり、この時の平
行光線１７で投射される面Ｓ３で得られた投影部分Ｘ２
を検出して、平行光線１７とチップ部品１１の面Ｓ２が
同一方向になったことを認識する。

【００２２】次に、図７に示すように、更に中心位置Ｐ
を中心にして更に右方向に９０度回転させると軸線θ１
から２７０度回転した位置方向θ４になり、この時の平
行光線１７で投射される面Ｓ２で得られた投影部分Ｙ２
を検出して、チップ部品１１の面Ｓ１と平行光線１７と
が平行になったことを認識する。

【００２３】さて、このようにして検出された投影部分
Ｘ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２は、チップ部品１１を回転させ
ながら検出する。即ち、図２及び図８に示すように、本
体制御部１６からの復帰信号及びエンコーダ情報によ
り、演算部１５で算出される。具体的には、図示しない
θ軸駆動モータのエンコーダ情報を利用して９０度、１
８０度、２７０度になった時だけセンサコントローラ１
４に同期信号を出し、その時の投影幅出力信号を検出す
るようにする。その時の投影幅をボトム値として利用す
る、所謂連続フォロー方式により、エンコーダからの同
期信号を利用して検出することになる。以下、その手順
を説明する。

【００２４】先ず、 チップ部品１１が平行光線１７を遮蔽する位置に置か
れた時（図３の状態）、復帰信号が発生する。

【００２５】復帰信号によりセンサコントローラ１４
は投影部分Ｘ１が最小値になるように調整して１回目の
ボトム値（Ｘ１）を検出する（図４の状態）。この時の
エンコーダ信号は０度である。又、この時の調整角度θ
ｃは、次に置かれるチップ部品１１に利用される。

【００２６】演算部１５から９０度回転した時の同期
信号をセンサコントローラ１４に送信する。 センサコントローラ１４は投影部分Ｙ１、即ち、２回
目のボトム値（Ｙ１）を検出する（図５の状態）。

【００２７】エンコーダからチップ部品１１を更に９
０度回転させた時（合計１８０度）に同期信号をセンサ
コントローラ１４に送る。 センサコントローラ１４は投影部分Ｘ２、即ち、３回
目のボトム値（Ｘ２）を検出する（図６の状態）。

【００２８】エンコーダからチップ部品１１を更に９
０度回転させた時（合計２７０度）に同期信号をセンサ
コントローラ１４に送る。 センサコントローラ１４は投影部分Ｙ２、即ち、４回
目のボトム値（Ｙ２）を検出する（図７の状態）。

【００２９】このようにして得られた４つの面Ｓ１〜Ｓ
４の投影部分Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、Ｘ１とＸ２及
びＹ１とＹ２が対称面であるから、これらの対称面の差
をとることで偏心量が出され、加算することで全長が出
る。

【００３０】この計算式は、 θ軸の偏心 θｃ Ｘ軸の偏心 Ｘｃ＝１／２（Ｘ１ーＸ２） Ｙ軸の偏心 Ｙｃ＝１／２（Ｙ１ーＹ２） Ｘ方向の全長 ＸＬ＝Ｘ１＋Ｘ２ Ｙ方向の全長 ＹＬ＝Ｙ１＋Ｙ２ となる。

【００３１】尚、以上説明した検出方法は４つの面を全
部検出するため、時間が若干かかる。大量生産の場合
は、チップ部品１１自体の尺度誤差が許されるから、１
番目のチップ部品１１のみ全行程（４つの面）検出し、
２番目のチップ部品１１からは、２つの面の検出結果及
び１番目のチップ部品１１の検出結果を併用して、同じ
計算結果を出すこともできる。

【００３２】この計算式は、 θ軸の偏心 ＝θｃ Ｘ軸の偏心 ＸＣ＝１／２（ＸＬ−２Ｘ１） Ｙ軸の偏心 ＹＣ＝１／２（ＹＬ−２Ｙ１） Ｘ方向の全長 ＸＬ １番目の部品の検出結果 Ｙ方向の全長 ＹＬ １番目の部品の検出結果 である。

【００３３】次に、本願発明に係る第２の実施の形態の
チップ部品の非接触位置決め装置について図９〜図１２
を参照して説明する。

【００３４】チップ部品の非接触位置決め装置３０は、
図９に示すように、第１及び第２発光ユニット３１、３
２と、第１及び第２受光ユニット３３、３４とから構成
されており、配置すべきチップ部品１１を中心にして第
１発光ユニット３１と第１受光ユニット３３とを対峙さ
せ、且つ第２発光ユニット３２と第２受光ユニット３４
を対峙させる。

【００３５】ここで、チップ部品１１は対称な４面から
なる長方形状をしており、その長手方向の軸をＸ軸と
し、短手方向の軸をＹ軸とする。そして、ノズル部２０
により吸引され左右上下方向及び回転自在に移動可能で
ある。尚、センサコントローラ、演算部、本体制御部
は、図２に示す第１の実施の形態で説明したものと同様
であるので省略してある。

【００３６】このような構成において、先ず、チップ部
品１１を中心位置におくと、図１０に示すように、第１
受光ユニット３３から照射された平行光線１７が遮られ
て第１受光ユニット３３で投影部分を形成する。且つ、
第２発光ユニット３２から照射された平行光線１７が遮
られて第２受光ユニット３４で投影部分を形成する。

【００３７】この状態で、図１１に示すように、第１受
光ユニット３１での投影部分Ｘ１（チップ部品１１のＸ
軸方向の一方の面）を最小限になるように回転させ、そ
の偏心角θｃを求める。同時に第２受光ユニット３４で
投影部分Ｙ１（チップ部品１１でＹ軸方向の一方の面）
を求める。即ち、初期の調整においてチップ部品１１の
Ｘ軸とＹ軸との２つの面の投影部分を求めることができ
る。

【００３８】次に、図１２に示すように、チップ部品１
１を９０度回転させた時のＸ軸方向の投影部分Ｘ２を第
２受光ユニット３４で求め、Ｙ軸方向の投影部分を第１
受光ユニット３３で求める。即ち、９０度の回転のみで
チップ部品１１のＸ軸及びＹ軸の他方の面の２つの面の
投影部分を求めることができる。

【００３９】このようにして、２回の操作で四角な対称
形状のチップ部品１１の４面の全ての投影部分を検出す
ることができ、その位置決めを非接触の状態で決定する
ことができるのである。

【００４０】

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係るチッ
プ部品の非接触位置決め方法及びその装置は、対称な形
状のチップ部品の面に平行光線を投射させ、その投影部
分でチップ部品の位置決めを行うようにしたことによ
り、複雑な解析や構造を必要としないで迅速且つ極めて
正確な位置決めを行うことができると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態のチップ部品の
非接触位置決め装置の略示的な斜視図である。

【図２】同装置の略示的な全体図である。

【図３】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状態
（ノズルの原点）を示した説明図である。

【図４】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点か
ら投影部分Ｘ１が最小になるように角度θｃだけ回転さ
せた説明図である。

【図５】同チップ部品を９０度回転した時の投影部分Ｙ
１を検出する説明図である。

【図６】同チップ部品を更に９０度回転した時（１８０
度）の投影部分Ｘ２を検出する説明図である。

【図７】同チップ部品を更に９０度回転した時（２７０
度）の投影部分Ｙ２を検出する説明図である。

【図８】同θ軸回転ロータの回転に同期させた同期信号
と受光ユニットでの投影部分との関係を示したグラフで
ある。

【図９】本発明に係る第２の実施の形態のチップ部品の
非接触位置決め装置を直交する方向に置いた略示的な斜
視図である。

【図１０】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状
態（ノズルの原点）を示した説明図である。

【図１１】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点
から投影部分Ｘ１が最小になるように角度θｃだけ回転
させた時の投影部分Ｙ１とを示した説明図である。

【図１２】同チップ部品を９０度回転した時の投影部分
Ｘ２、Ｙ２を検出する説明図である。

【符号の説明】

１０；チップ部品の非接触位置決め装置、１１；チップ
部品、１２；発光ユニット、１３；受光ユニット、１
４；センサコントローラ、１５；演算部、１６；本体制
御部、１７；平行光線、１８；平行光線照射部、１９；
平行光線受光部、２０；ノズル部、３０；チップ部品の
非接触位置決め装置、３１；第１発光ユニット、３２；
第２発光ユニット、３３；第１受光ユニット、３４；第
２受光ユニット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行光線からなる検出エリア内で光線のエ
   ッジがチップ部品を吸着している吸着ノズルの中心線と
   一致する位置において、対称な形状をしたチップ部品を
   回転させ、該回転させたチップ部品の投影幅に基づいて
   チップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とす
   るチップ部品の非接触位置決め方法。
2. 【請求項２】前記チップ部品は、最初に置かれた位置の
   投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一方向
   と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線とが同
   一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチップ
   部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載のチップ部品の非接触位置決め方法。
3. 【請求項３】対称な形状をしたチップ部品を回転自在に
   動かす吸着ノズルを備えたノズル部と、所定幅の平行光
   線を発生させる発光ユニットと、前記平行光線を受光す
   る受光ユニットと、前記発光ユニットと前記受光ユニッ
   トとの間の平行光線の検出エリアで光線のエッジがチッ
   プ部品を吸着している前記吸着ノズルの中心線と一致す
   る位置に前記チップ部品を置き、該チップ部品を回転さ
   せた投影幅で該チップ部品の位置決めを行う位置決め手
   段と、からなるチップ部品の非接触位置決め装置。
4. 【請求項４】前記位置決め手段は、前記検出エリア内に
   最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になった位
   置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記チッ
   プ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転させ
   た投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うようにした
   ことを特徴とする請求項３に記載のチップ部品の非接触
   位置決め装置。
5. 【請求項５】前記チップ部品は、対称な四角形状の４面
   で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のチ
   ップ部品の非接触位置決め装置。
6. 【請求項６】対称な形状をしたチップ部品を回転自在に
   動かすノズル部と、所定幅の平行光線を発生させる第１
   発光ユニットと、前記平行光線を受光する第１受光ユニ
   ットと、前記第１発光ユニットと直交する方向に設け、
   前記第１発光ユニットからの平行光線と交差するように
   所定幅の平行光線を発生させる第２発光ユニットと、該
   第２発光ユニットからの平行光線を受光する第２受光ユ
   ニットと、前記第１及び第２発光ユニットと前記第１及
   び第２受光ユニットとの間の平行光線の検出エリア内に
   前記チップ部品を置き、該チップ部品の２つの投影幅で
   該チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、からな
   るチップ部品の非接触位置決め装置。
7. 【請求項７】前記位置決め手段は、最初に置かれたチッ
   プ部品の投影幅を最小限にした位置が平行光線と同一方
   向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行光線
   が同一方向になるように回転させた２つの投影幅で前記
   チップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とす
   る請求項６に記載のチップ部品の非接触位置決め装置。
8. 【請求項８】前記チップ部品は、対称な四角形状の４面
   で形成されていることを特徴とする請求項７に記載のチ
   ップ部品の非接触位置決め装置。