JPH118497A - 電子部品実装方法及び装置 - Google Patents
電子部品実装方法及び装置Info
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Abstract
転動作するシャフトの曲がりを要因とするノズル先端の
位置ずれを補正し、高い実装精度を実現する。 【解決手段】 生産開始前に吸着ノズルの上下動作及び
回転動作時のノズル先端の挙動を治具を用いて測定し
(ステップ#10〜#13)、得られた測定結果からノ
ズル先端の位置ずれを部品厚と実装角度をパラメータと
して定式化しておき(ステップ#14〜#17)、生産
時に実装する電子部品の部品厚と最終実装角度に応じて
補正することにより精度良く実装する。
Description
上に自動的に実装する電子部品実装方法及び装置に関す
るものである。
例を図7に、その動作制御シーケンスのフローチャート
を図8に示す。これら図7、図8を参照して従来例にお
ける電子部品の実装方法を説明する。
の実装パターン2(2a、2b、2c、・・・)及びタ
ーゲットマーク3(3a、3b、3c、・・・)が形成
されており、回路基板の生産は実装パターン2に所望の
電子部品を実装することによって行う。ここで、ターゲ
ットマーク3は、回路基板1に実装パターン2が焼成さ
れる際に発生する回路基板の収縮と、回路基板位置決め
手段4による回路基板1の支持状態によって、回路基板
1毎に微妙に異なる実装位置を補正するために使用され
る。
は、まず生産する回路基板1の実装パターンから実装デ
ータを作成する(ステップ#1)。図10に実装データ
の一例を示す。併せて、基準となる回路基板における実
装パターンとターゲットマークの位置関係を検出し、マ
ークデータを作成する(ステップ#2)。図11にマー
クデータの一例を示す。
路基板を生産する。その手順は、まず回路基板1が基板
搬送部5から回路基板位置決め手段4に搬入される(ス
テップ#3)。次いで、基板撮像装置6を当該回路基板
1の所望のターゲットマーク3上に位置合わせすること
でターゲットマーク3を撮像し、当該回路基板1のター
ゲットマーク位置を検出する。この撮像結果に応じて実
装位置及び角度の補正を行う(ステップ#4)。
段8(8a又は8b)上に移動させ、吸着ノズル9を部
品供給位置に位置決めし、実装データに応じた所望の電
子部品を吸着する(ステップ#5)。ここで、電子部品
実装手段7における吸着ノズル9の上下動作及び回転動
作は、図12に示すようなメカニズムによって実現され
ており、吸着ノズル9はシャフト10に連動して上下動
作し、その上下動作はアクチュエータ11を駆動源にし
て行われる。その際、ナットA12及びナットB13に
よってシャフト10の上下動作時の軌跡が規正される。
さらに、吸着ノズル9はシャフト10に連動して回転動
作し、その回転動作はベルト14を介してアクチュエー
タ15を駆動源にして行われる。
16上に位置するように電子部品実装手段7を移動し、
吸着ノズル9による電子部品の吸着姿勢を部品撮像装置
16にて検出する。この撮像結果を元に当該電子部品の
最終実装位置及び角度を決定する(ステップ#6)。
当該電子部品が位置するように電子部品実装手段7を位
置決めし、吸着ノズル9を下降させることで電子部品の
実装を行う(ステップ#7)。
成した実装データに従って繰り返し行うことで1枚の回
路基板を生産するわけであるが、この時点で当該回路基
板の生産が完了したか否かを調べる(ステップ#8)。
生産完了であれば、回路基板を回路基板位置決め手段4
から基板搬送部5へ搬出し(ステップ#9)、生産完了
でなければ、次の電子部品の吸着・装着動作(ステップ
#5〜#7)を行うことになる。
ト10には、図13に示すように、加工精度を要因とす
る曲がりがあるため、アクチュエータ11によるシャフ
ト10の上下動作時にナットB13を基準としてノズル
先端に広がるような位置ずれが発生する。したがって、
部品撮像装置16による電子部品の吸着姿勢を検出後
に、その撮像結果を反映した実装位置に同電子部品を実
装するために吸着ノズル9を下降させた場合にノズル先
端に位置ずれが発生し、所望の実装位置へ電子部品を実
装できないという問題が発生する。
に、部品認識高さと実装高さを等しくすることが考えら
れるが、その場合は部品認識後に一度吸着ノズル9を上
昇させた後に下降させて実装しなければならず、吸着ノ
ズル9の無駄な上下動作が発生し、生産性が低下すると
いう問題が発生する。そこで、一般的には吸着ノズル9
の無駄な上下動作を避けるために、部品認識後はその認
識高さから直接実装高さへ吸着ノズル9を下降させて電
子部品を実装できるように、部品認識高さより下方に実
装高さが設定されている。
の吸着姿勢の検出で回転ずれが発生していれば、その補
正のためにアクチュエータ15によるシャフト10の回
転動作を行うことになり、その際に図14に示すように
シャフト10の曲がりを要因とする回転位置ずれが吸着
ノズル先端に発生するため、さらに位置ずれが発生す
る。
ノズルが連動して上下動作及び回転動作するシャフトに
曲がりが存在しても、生産性を低下することなく高い実
装精度を実現できる電子部品実装方法及び装置を提供す
ることを目的としている。
法は、回路基板の生産前に吸着ノズル先端面の状態を撮
像手段にて取り込む第1工程と、認識制御手段にてその
画像を解析し、吸着ノズルの上下動作及び回転動作時の
吸着ノズル先端面の挙動を検査する第2工程と、吸着ノ
ズル先端面の挙動に応じて生産時に電子部品の実装位置
を補正する第3工程とを有するものである。
前に予め吸着ノズルの上下動作時及び回転動作時のシャ
フトの曲がりに応じた吸着ノズル先端の位置ずれを測定
し、回路基板の生産時にその測定結果を反映すること
で、実装高さと同一高さでの認識による余分な昇降動作
のために生産性が低下することなく、実装精度を向上す
ることができる。
供給手段と、回路基板位置決め手段と、所望の吸着ノズ
ルを装填できかつ装填した吸着ノズルを上下動作及び回
転させる機能を有するヘッド部を備えて部品供給手段か
ら所望の電子部品を吸着ノズルにて吸着して回路基板上
の所定位置に実装する実装手段と、吸着ノズルの先端面
及び吸着した電子部品の画像を撮像する撮像手段と、撮
像した画像の解析を行う認識制御手段とを備えたもので
あり、上記実装方法を実施して高い実装精度を実現する
ことができる。
部品実装方法及び装置について、図1〜図6を参照して
説明する。なお、電子部品実装装置の全体構成及び部品
実装手段は従来例において図7、図12を参照して説明
したものと同一であり、その説明を援用して説明を省略
する。
て、図1に示すように、生産開始前に吸着ノズルの上下
動作及び回転動作時のシャフトの曲がりに応じたノズル
先端の位置ずれを測定し、その後図2に示すように回路
基板の生産を行う。
品厚に応じて吸着ノズルを下降させる高さが異なるた
め、実装可能な電子部品の部品厚毎にノズル先端の位置
ずれを検出することが必要となる。そこで、本実施形態
では制御の簡単化のために、実装可能な最大部品厚Tma
x と部品非吸着時つまり部品厚0のTmin の場合のノズ
ル先端の位置ずれを測定し、所望の部品厚Tの電子部品
については部品厚Tmax及びTmin の場合のノズル先端
の位置ずれから線形近似した値を適用する。
の回転角度毎に同位置ずれを検出することが必要となる
が、本実施形態では制御方法の簡単化のために、吸着ノ
ズル9の回転角度0 deg 、90 deg 、180 deg
、270 deg の場合のノズル先端の位置ずれを測定
し、その測定結果を平均することで平滑化した回転角度
0 deg での位置ずれを導出し、所望の回転角度の場合
は導出した0 deg の場合の位置ずれを回転変換した値
を適用する。
9に部品厚Tmax の電子部品を吸着した場合のノズル高
さに相当する治具Aと部品厚Tmin の電子部品を吸着し
た場合のノズル高さに相当する治具Bを使用する。部品
認識高さでの吸着ノズルのノズル先端位置は部品撮像装
置16にて測定し、実装高さ位置でのノズル先端位置は
実装高さに撮像焦点がある撮像装置17にて測定する。
を装着し、治具先端を部品認識高さに位置決めする。部
品撮像装置16にて回転角度0 deg 、90 deg 、1
80deg 、270 deg の各角度での治具Aの先端位
置(XArec (θ) ,YArec (θ) )を測定する(ステッ
プ#10)。次いで、治具先端を実装高さに位置決め
し、撮像装置17にて回転角度0 deg 、90 deg 、
180 deg 、270 deg の各角度での治具Aの先端
位置(XAmou (θ) ,YAmou (θ) )を測定する(ステ
ップ#11)。同様に、同ヘッド部に治具Bを装着し、
部品撮像装置16にて回転角度0 deg 、90 deg 、
180 deg 、270 deg の各角度での治具Bの先端
位置(XBrec (θ) ,YBrec (θ) )を測定し(ステッ
プ#12)、次いで治具先端を実装高さに位置決めし、
撮像装置17にて回転角度0 deg、90 deg 、180
deg 、270 deg の各角度での治具Bの先端位置
(XBmou (θ) ,YBmou (θ) )を測定する(ステップ
#13)。
max (治具A)及び部品厚Tmin (治具B)のそれぞれ
について回転角度0 deg 、90 deg 、180 deg
、270 deg において、部品認識高さから実装高さ
へ吸着ノズルを下降させた場合のノズル先端の位置ずれ
(ΔXA(θ) ,ΔYA(θ))及び(ΔXB(θ) ,ΔYB
(θ))を次式のように導出する(ステップ#14)。こ
こで、部品認識高さと実装高さで異なる撮像装置を使用
して測定していることから、それぞれの高さにおける測
定結果の座標系を一致させるために、吸着ノズルの回転
動作時の中心位置、つまり部品認識高さでは(ΣΔXAr
ec (θ) /4,ΣΔYArec (θ) /4)及び(ΣΔXBr
ec (θ) /4,ΣΔYBrec (θ) /4)を、実装高さ位
置では(ΣΔXAmou (θ) /4,ΣΔYAmou (θ) /
4)及び(ΣΔXBmou (θ) /4,ΣΔYBmou (θ) /
4)を基準に考える。
A)及び部品厚Tmin (治具B)のそれぞれについて、
回転角度0 deg において部品認識高さから実装高さへ
吸着ノズルを下降させた場合の平滑化した位置ずれ(Δ
X'A(0) ,ΔY'A(0))及び(ΔX'B(0) ,ΔY'B(0))を
次式のように導出する(ステップ#15)。なお、前述
の式より得た(ΔXA(0) ,ΔYA(0))及び(ΔXB
(0) ,ΔYB(0))の値を使用することも可能である
が、ここでは吸着ノズルの回転によってノズル先端が真
円を描かない場合を考慮し、測定した全回転角度におけ
るノズル先端の位置ずれを平滑化した値を使用する。
ルの回転角度0 degにおける部品厚Tとノズル先端の位
置ずれ(ΔX’,ΔY’)の関係を次式のように導出す
る(ステップ#16)。
位置ずれは、回転角度0 deg 時の位置ずれを回転変換
することで次式のように導出できる(ステップ#1
7)。
して行い、ヘッドiに対するノズル先端の位置ずれ(Δ
Xi,ΔYi)を導出する。
ず従来と同様に生産開始前に生産する回路基板の実装パ
ターンから実装データを作成し(ステップ#1)、併せ
て基準となる回路基板における実装パターンとターゲッ
トマークの位置関係を検出し、マークデータを作成する
(ステップ#2)。
図2を参照して説明する。まず、生産する回路基板1が
回路基板位置決め手段4に搬入される(ステップ#
3)。次いで基板撮像手段6を当該回路基板の所望のタ
ーゲットマーク3上に位置合わせすることでターゲット
マークを撮像し、当該回路基板のターゲットマーク位置
を検出する。この撮像結果に応じて実装位置及び角度の
補正を行う(ステップ#4)。
従って、部品供給手段8にて所望の電子部品を吸着後
(ステップ#5)、吸着した電子部品の吸着姿勢を部品
撮像装置16にて撮像し、この撮像結果をもとに当該電
子部品の実装位置及び角度を補正する(ステップ#
6)。
θに吸着ノズルを回転後、吸着ノズルを下降させて部品
厚Tの電子部品を回路基板上に実装するわけであるが、
その際に当該ヘッドiのノズル先端の位置ずれ(ΔX
i,ΔYi)を前述の式(11)、(12)から導出
し、最終実装位置を決定する(ステップ#18)。それ
によって得られた回路基板1上の実装位置及び角度に電
子部品を実装する(ステップ#7)。
したか否かを調べ(ステップ#8)、生産完了であれば
回路基板1を回路基板位置決め手段4から搬出し(ステ
ップ#9)、生産完了でなければ次の電子部品の吸着・
装着処理(ステップ#5〜#7、#18)を行う。
能な最大部品厚と部品非吸着時つまり部品厚0の場合の
ノズル先端の位置ずれから、所望の部品厚Tの電子部品
の場合を線形近似しているが、線形近似ではなく、より
厳密な近似方法を適用すれば、あるいはさらに細分化し
た部品厚のノズル先端の位置ずれを測定すれば、より実
装精度を高くすることができる。
deg 、180 deg 、270 degの場合のノズル先端
の位置ずれを平均することで平滑化した回転角度0 deg
での位置ずれを導出し、所望の回転角度の場合は導出し
た0 deg の場合の位置ずれを回転変換した値を適用し
ているが、さらに細分化した吸着ノズルの回転角度での
ノズル先端の位置ずれを測定すれば、あるいは所望の回
転角度毎に位置ずれのデータを保持しておけば、より実
装精度を高くすることができる。
れば、以上の説明から明らかなように、吸着ノズルの上
下動作時及び回転動作時のノズル先端の位置ずれを、生
産開始前に予め部品厚及び実装角度をパラメータとして
導出し、生産時に当該電子部品の部品厚及び実装角度に
応じた吸着ノズルの上下動作時及び回転動作時の位置ず
れを実装位置に反映することで、実装精度を向上させる
ことができ、より実装精度の高い回路基板を生産するこ
とができる。
る制御シーケンスの補正データ作成部分のフローチャー
トである。
ートである。
吸着ノズル高さと位置ずれ量の説明図である。
じた位置ずれ量の説明図である。
る。
フである。
す斜視図である。
ローチャートである。
ムの構成図である。
する位置ずれの説明図である。
する回転位置ずれの説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 電子部品を実装する回路基板を所定位置
に位置決めし、ヘッド部に装着した上下動作及び回転可
能な吸着ノズルにて部品供給手段から所望の電子部品を
吸着し、吸着ノズルによって吸着した電子部品を撮像手
段にて撮像し、取り込んだ画像を認識制御手段で解析し
て電子部品の吸着状態を検査し、検査結果に応じて実装
位置を補正して電子部品を回路基板上の所定位置に実装
する電子部品実装方法において、回路基板の生産前に吸
着ノズル先端面の状態を撮像手段にて取り込む第1工程
と、認識制御手段にてその画像を解析し、吸着ノズルの
上下動作及び回転動作時の吸着ノズル先端面の挙動を検
査する第2工程と、吸着ノズル先端面の挙動に応じて生
産時に電子部品の実装位置を補正する第3工程とを有す
ることを特徴とする電子部品実装方法。 - 【請求項2】 複数の部品供給ユニットを有する部品供
給手段と、電子部品を実装する回路基板を所定位置に位
置決めする回路基板位置決め手段と、所望の吸着ノズル
を装填できかつ装填した吸着ノズルを上下動作及び回転
させる機能を有するヘッド部を備えて部品供給手段から
所望の電子部品を吸着ノズルにて吸着して回路基板上の
所定位置に実装する実装手段と、生産前に吸着ノズルの
先端面及び生産時に吸着した電子部品の画像を撮像する
撮像手段と、撮像した画像の解析を行う認識制御手段と
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15893697A JP3907786B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 電子部品実装方法及び装置 |
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