JPS58213496A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

発明の対象 本発明は、部品のプリント基板への実装技術に係わり、
特に多様化した形状をもつ部品の位置決めおよび高密度
実装を行うための部品実装装置に関する。 従来技術 自動魯か１、組込み方式において、従来の部品組込み機
構（組込みヘッドともいう）は１部品の形状ごとに設け
ているものが多い。このため部品な粗位置決めするため
の機構および位置微調機構は複数組必要となり、装置が
全訳て大形となる。また組合せ精度の点でも高精度化を
図ることが難しいという問題がある。 丁なわち従来技術において必要な組込みヘッドの数をｎ
とすると１部品を相対的にプリント基板上の該部品の実
装位置まで移動させるために、一般にｎ組の粗位置決め
機構が必要である。 また部品の位置決め誤差を最小にするためには、ｎ組の
位置微調機構が必要である。逆に１組の粗位置決め機構
でｎ個の組込みヘッドをカバーすることは困難である。 また１組の位置微調機構でｎ個の組込みヘッドなカバー
しようとすると、位置決め誤差は、単一ヘッドの場合の
およそ０倍になる。位置微調機構は、位置ずれ検出機構
と位置ずれ補正機構とより成るので、部品の位置決め誤
差を最小にするためには、結局ｎ組の位置ずれ検出機構
とｎ組の位置ずれ補正機構とが必要ということになる。 位置決め誤差は、プリント基板上の面をＸ　Ｙ平面とす
ると、Ｘ方−４，− 向、Ｙ方向の位置ずれとこのＸＹ千図面上の角度誤差と
に分けられる。従って上記位置ずれ検出機構と位置ずれ
補正機構はこれらすべてを考慮したものでなければなら
ないのはもちろんであり、ｎ個より少ない位置ずれ検出
機構と位置ずれ補正機構によってｎ個の組込みヘッドを
カバーすることは難しい。 発明の目的 本発明の目的は、単一の組込み機構によって多品種の部
品実装を行う部品実装装置を提供することである。 本発明は、 （−）　　部品を捕捉する複数の捕捉手段をもち一つの
捕捉手段を遺択してプリント基板上に該部品を実装する
単一の組込み機構と、 （ｂ）　　前記捕捉手段に捕捉されている部品とプリン
ト基板との位置情報を検出する位置ずれ検出手段と、 （Ｃ）　　前記検出された位置ずれから位置ずれ補正値
を計算する計算手段とを有し、 前記装置ずれ補正値によって、前記捕捉されている部品
と前記プリント基板との相対的な位置ずれ補正をして部
品を実装する部品実装装置を特徴とする〇 位置ずれ補正値によって、捕捉されている部品とプリン
ト基板との相対的な位置ずれ補正をする手段として、た
とえば次のような手段が利用できる。 （１）　　前記位置ずれ補正値として、プリント基板を
含む平面に平行な平面内における角度ずれを示す角度ず
れ補正値を含む場合には、前記組込み機構は該角度ずれ
補正値だけ該部品を該平面内で回転させる手段を具備す
ることができる。 （１）　　前記位置ずれ補正値として、プリント基板を
含む基準のＸＹ千面内のＸ方向およびＹ方向の位置ずれ
補正値を含む場合には、該ブリ■ ント基板を該ＸＹ方向位置ずれ補正値だけ移動させる手
段ケ備えることができる。 発明の実施例 以下本発明の一実施例を第１図〜第９図により説明する
。第１図は、本発明の一実施例である部品実装装置９全
体構成を示すものである。 テレビカメラ５は、第２図をも参照すると、プリント基
板１４に対する部品１３のリード線の位置な撮像するも
のである。ＸＹテーブル９に対する／リント基板１４の
位置ずれを検出する場合には、プリント基板の基準位置
を示すマークを撮像するためにさらに２台目の撮像装置
が必要である。パターン認識部２は、テレビカメラ３か
撮像した画ｇ１を２値画像情報に変換し、該入力画−と
データ処理装［１が与える基準画儂とを比較し、一致度
についての情報をデータ処理装置１に報告するものであ
る。データ処理装置１１は、主記憶装置および外部記憶
装置を有するマイクロコンビーータ等の電子計算機であ
って、上記したようにパターン認識部２より受ける画偉
一致度についての情報を解析し、ＸＹテーブル９をＸ方
向、Ｙ方向に移動子べき補正データムＸ、△Ｙおよび部
品１３のＸＹＹ面上での角度についての補正データ△−
を計算し、ＮＣ装置ｉ４に与える装置である。またデー
タ処理装置１は１部品のｙ類を示すデータなＮＣ装置４
に転送し、ＮＣ装置の操作の手順を監視する。 ＮＣ装置４は、制御部５と各種機構とより成る。 制御部５は、データ処理装［ｉｌに接続され、該データ
処理装置１の指令によって各種機構のシーケンシャル制
御をするところである。搬送機構６は、飾品供給機＊（
図示せず）から部品１５を受は取り１組込み機＄７に渡
丁様構である。 組込み機構７は、該部品１５に適した把撫手７７な選択
し１部品１ろをキャッチして、部品１３のＸＹ千図面上
の角度についての補正を行い、部品１３′ｌＪ！ニブリ
ント基板１４に組込む機構である。 モニタ用光学系機構８は、光学系の操作な行う機構であ
る。たとえばテレビカメラ３の対物レンズの位置を変え
て該テレビカメラ３の焦点の位置を変えたり、投光器（
図示せず）か・ら発する光を反射板（図示せず）を経由
した後、部品−１３を経由してテレビカメラ３に入力す
る場合、該反射板の挿入および除去をするなどの操作を
行うときに使用する。ＸＹテーブル９は、プリント基板
１４をマクントする台であり、データ処理装置１からの
指令でプリント基板１４をＸ方向、Ｙ方向に移動させる
ことができる。プリント基板位置微調機構１０は、ＸＹ
テーブル９のＸ軸方向およびＹ軸方向に対してプリント
基板１４が平行に置かれるよう調整する機構である。モ
ニタＴＶ１１は、テレビカメラ３が撮像した画偉をモニ
タする装置である。またコンソール１２は、データ処理
装置１に対する指令入力およびメツセージ出力などオペ
レータとデ」り処理装置１との連絡九使用するものであ
る。 第２図は、搬送機構６、組込み機構７、ＸＹテーブル９
、プリント基板１４および部品１３の例とこれらの位置
関係な示すものである。また部品１３のリード線の位置
な撮像するテレビカメラ３の位置を示す。また第２図に
示すように、ＸＹテープフ屹面と平行な面をＸＹ平面と
呼ぶことにし、該平面に垂直な直線の方向を２軸方向と
呼ぶことにする。 第３図〜第５図は、組込み機構７の細部を示し、第３図
は斜視図（ただし角ブロツク取付はヘッド８０は切り欠
いて内部を示す）、第４図は紹込み機構７を上からみた
平面図（ただしモータ軸７８および機構ベースガイド７
９は断面で示す）、第５図は第４図の組込み機構７をＡ
−Ａ″−で切断した断面図である。機構ベース７１は、
組込み機構７０ペースとなるもので、上部に設けられた
モータ（図示せず）のモータ軸７８とかみ合い、該モー
タ軸の回転に従りｃ２本の機構ベースガイド７９に案内
されてＺ軸方向に上下に移動する。機構ベース７１には
、角プルツク取付はヘッド８０が取付けられ

【いる。該
角ブロツク取付はヘッド８０の中には角プロツタ７２が
入っている。角ブロック７２は、その一端に当接する角
ブロック駆動用アーム７４の該アーム方向の移動によっ
て、部品１３がキャッチされている把握手７７の先端の
中心にあって垂直方向（２軸方回）Ｋ沿った中心軸を中
心としてＸＹＹ面上を回転移動子３る。角ブロツク摺動
用ロー２７３は、角ブロツク取付はヘッド８０の上下に
各々４個ずつ取付けられており、角ブロックフッ０回転
移動なガイドする。角ブロツク駆動用アーム７４は１機
構ベース７１に取付けられているモータ（図示せず）に
よって駆動される。すなわち該モータの回転は１、回転
運動？、Ｘ方回の移動に変えるカクプラ（図示せず）を
経由して角ブロック駆動用アーム７４に伝達される。タ
ーンテーブル７６０回転軸８１は角プ冒りク７２に固定
されており、ターンテーブル７６は該回転軸８１を中心
にして回転する。ターンテープ／Ｌ／７６には、少なく
とも２個の把握手７７が取付けられており、またシリン
ダ機構７５のアームが該ターンテーブル７６、ヲ自在に
回転させるようにして取付けられている。ターンテーブ
ル７６０回転により一つの把握手７７が選択される。把
掘手７７が選択されている状態とは、把握中７７の先端
が下側を向いており、かつ該先端が垂直になっている（
Ｚ軸方向を向いている）ことである。シリンダ機構７５
は、主としてそのアーム部分を図示しているが、真空ポ
ンプで駆動されるエアシリンダであり、該シリンダ機構
７５の支持体（図示せず）は、ターンテーブル７６の裏
側で、角ブロツク７２上に取付けられている。該シリン
ダ機構７５と該支持体とは、関節でつながっている。該
シリンダ機構７５のアームの移動のＸ方向の成分はシリ
ンダ機構７５で駆動し、Ｚ軸方向の成分は該関節で吸収
される。 把握中７７は、真空吸着の方法により１部品１３をキャ
ッチできるようノズル状をしている。なお把握中７７の
ノズルの７内部にはバネが組込まれており、真空吸着に
よりこのバネの弾性に打勝って部品１３をキャッチして
いるが、吸着された部品１３を離すと、バネの弾性によ
って部品１３をプリント基板１４上に押し付けるよう罠
なっている。角ブロツク駆動用アーム７４が駆動される
と、前記したように、角ブロック７２、ターンテーブル
７６、シリンダ機構７５とその支持体、把握中７７およ
びキャッチされている部品１３か・ら成る部分は１選択
されている把握中７７の中心軸を中心として、ＸＹ千而
面をデータ処理装置１が与える角度についての補正値△
θだけ回転移動する。なおシリンダ機構７５のアームは
、本実施例では該アームの延長線上を移動するだけであ
るが、該アームのターンテーブル７６への取付は位置を
工夫することにより、ターンテーブル７６０回転できる
角度を大きくとることができ、従って把握中７７の数を
増や丁ことかできる。ターンテーブル７６への該アーム
の取付は方法を工夫することにより、最大回転角度をさ
らに大きくとれる。たとえば直径の小さい歯車をターン
テーブル７６と同軸に該ターンテーブルに取付け。 該アームの先端に該歯車とかみ合う溝を形成し、該アー
ムの直線方尚の移動をターンテーブル７６０回転に変え
る方法などである。 第０図および第７図は、搬送機構６の細部を示し、第６
図は搬送機構６を横から（Ｘ軸方向から）みたものであ
り、第７図は装着部６８の断面図である。ベース６２上
には、モータおよび付属機構６１カある。モータおよび
付属機構６１は。 サブへラド６３およびこれに取付けられているアーム６
７を奥行方向（Ｘ軸方向）から横方向（Ｘ軸方向）およ
びこの逆に９０゛回転駆動するものであり、モータ軸の
９０°回転を検出する光センサーを含んでいる。またベ
ース６２上には、該モータ軸の回転ヲ９０°で止めるた
めにシ璽ツクアプンーパ付ストッパー（図示せず）が２
個取付けられている。サブヘッド６３にはモータ６４が
取付けられており、モータ６４の回転は、ギヤ６５およ
びギヤ６６ｙ介してアーＡ６７および装着部６８をアー
ムの中心軸のまわりに回転させる。 アーム６７は、中空の円筒であり、該中空のトンネル部
分は、アーム６７のバラスト６９を経由して外部の真空
ポンプに導かれている。装着部６８は、６面体であり、
アーム６７が占有する２ｒｊ７Ｊを除く他の４面が部品
１３を装着する装着面６８１として使用できる。各装着
面６８１は、装着する部品１３の種類に応じ、真空吸着
穴６８２またはマグネット６８３を有している。なお装
着部６８は、本発明のように自動で使用するほかに、手
動でも使用できるように、アーム６７のまわりに手で自
在に回転できるような機構にしておくとよい。 ここで搬送機構６から組込み機構７への部品１３の受渡
しについて説明丁・る。装着部６８の上面に搭載された
部品１３は、アーム６７がＸ軸方向を向（よう９０°回
転した彼、把握中７７の中心軸と部品の中心とが一致す
るよう把握中７７の真下に位置付けられる。次に機構ベ
ース７１が下降され、把握中７７は真空吸着の方法によ
り１部品１５ｖキヤツチする。 次にプリント基板１４に対する部品１３の位置合わせ方
法について、第８図を用いて説明する。 第８図は１部品１３がＬＳＩ部品または８８Ｉ部品であ
る場合に、峡部・品のリード線１５Ｍ、１５ｂ。 １５Ｃとプリント基板１４上につけられたマーク１４ａ
、１４ｂ、１４Ｃとの関係について示すものである。 マーク１４ａとマーク１４ｂは１部品１３のＹ軸方向０
２辺に配列されたリード線のうちの最端部のもの１３８
，１５ｂを含む位置に設定され、他の１つのマーク１４
Ｃは、上記リード線１＋８，１５ｂに近い側のＸ軸方向
の辺の中央部に設定される。、テレビカメラ３０対物レ
ンズの位置を変えて、マーク１４ａ、１４ｂおよび１４
Ｃを背景とするそれぞれのリード線１３ａ　、１５ｂお
よび１３Ｃの５個所の画像を撮像し、パターン認識部２
に送る。パターン認識部２は、これらの画像について、
データ処理装置１かも送られた基準画像と比較し、画像
一致度についての情報をデータ処理装置１に送る。 データ処理装置１は、この情報を解析し、位置ずれ量（
△Ｘ、△Ｙ、△０）を計算する。このときマーク１４ａ
とマーク１４ｂで検出したリード線１　ｓａ　、　ｔ　
ｓｂの位置から部品１３のＹ軸方向と回転方向の位置ず
れ量（△Ｙ、△Ｉ）を求め、またマーク１４Ｃに対する
リード線１３ＣのＸ座標から部品１３のＸ軸方向の位置
ずれ量△Ｘ１に求める。なおＸ軸力向の２辺にのみリー
ド線をもつ抵抗素子のような部品にあっては、Ｙ軸方向
に比較的太きな位置合わせ誤差を許容できるために、Ｘ
軸方向の辺の左右の端の′２つのリード線の位置座標か
らＸ軸方向と回転力向の位置ずれ量（△Ｘ。 △Ｏ）を求める。　前述した通り、ＸＹ方向の位置ずれ
補正値はＸ　Ｙテーブル９に加えられ、角度についての
補正値Δθは組込み機＃ＩＩ７に加えられて、位置すれ
補正が行われる。 次に前述した機構から成る部品実装装置全体の一連の動
作を説明する。第９図は、処理の流れを示すフローチャ
ートである。まず次に組込むべき部品の８１類を示すデ
ータが、データ処理装置１からＮＣ装置４の制御部５に
転送される。 制御部５は、搬送機構６のモータ６４の駆動によりギヤ
６５およびギヤ６６を介してアーム６７および装着部６
８を回転させ、該部品１３に対応した装着面６８１の１
つを上側に向ける。 次に制御部５は１部品の種類ケ示１′同じデータケ使っ
て、組込み機構７のシリンダ機構７５の駆動により、タ
ーンテープ／Ｌ／７６を回転させ、該ターンテーブル７
６に固定された把珈手７７の１つを２軸力向に沿って下
側圧設定する。 次にプリント基板１４　ｙＸ　Ｙテーブル９上に搭載し
、前述のテレビカメラ３、モニタ用光学系機檜８．ノミ
ターン認識部２およびデータ処理装置１な使って、ＸＹ
テーブル９に対するプリント基板１４の位置ずれを検出
し、プリント基板位置微調機構１０によってプリント基
板１４”ｌｌＹ方向に移動させて、プリント基板１４の
各辺がＸ軸力向およびＹ軸方向に対して平行になるよう
調整する。 次に搬送機構６の装着面６８１は、部品供給機構【図示
せ、ず】から受は取った部品１５を搭載させた彼、アー
ム６７および装着部６８がＹ軸方向からＸ軸方向を向く
ように９０６回転させる。これによって、把握中７７の
ノズルの中心軸上に装着部６８の中心がくる。 次に組込み機構７は、Ｚ軸方向に下降し、装着面６８１
上の部品１３をキャッチする。該部品１３か７ラツトパ
ツク部品であれば、真空吸着の方法でキャッチする。次
に組込み機構７は、２軸方向に上昇し、搬送機構６のア
ーム６７および装着部６８がＸ軸方向からＹ軸方向を向
くように９０°回転させ１元の位置に戻す。これと同時
にＸＹテーブル９は、該部品１３がプリント基板１４上
の所定の位置に（るようにプリント−板１４す移動させ
、粗位置決めする、 次に前述のテレビカメラ３、モニタ用光学系機構８．パ
ターンｌ！！！識部２およびデータ処理装置１を使って
、プリント基板１４に対する該部品１３の位置を検出し
１位置ずれの補正値（△Ｘ。 △ＹおよびΔ−）な計算する。補正値△Ｘおよび△Ｙを
ＸＹテーブル９に与え、プリント１板１４を移動させて
、Ｘ方向およびＹ方向の位置補正を行う。またΔθな使
って１組込み機構７０角ブロツク駆動用アーム７４を駆
動し、前述したように角ブロック７２．ターンテーブル
７６、シリンダ機構７５とその支持体、把握中７７およ
びキャッチされている部品１，３から成る系を回転移動
させ、該部品１３を△０だけ角度補正する。 次に組込み機構７を２軸方向に下降させ、＃部品１３を
プリント基板１４上の所定の位置にマウントしたところ
で把握子７７は部品１３ｖ離し、把握子７７内に組込ま
れたバネにより該部品１３に背圧を加えてプリント基板
１４に搭載する。 以下同様にして、次め部品について上記動作を繰返す。 なおＸＹテーブル９に対するプリント基板１４の位置ず
れ検出および補正は、プリント基板１４を−ＸＹテーブ
ル上に搭載する時点で一度行えばよいが、もし精度高く
搭載できるのであれば、省略してもよい。 本発明の実施例によれば、従来の部品実装装置に比べて
下記の効果が得られる。 （ａ）　　経済性 部品な組込むヘッドを単一にしたことにより、同等の機
能を有する従来装置に比べて装置の価格が安（なる。 （ｂ）　　組立て精度の向上 単一ヘッドにより複数形状の部品を位置決めし、プリン
ト基板に実装するため、部品の組立て精度が向上する。 （Ｃ）　　性能の向上 単一の装置で複数極の部品の位置決めおよび実装かでき
るため、プリント基板および部品の搬送時間が短縮され
、性能が向上する。 （ｄ）　　小形化 同等機能な有する従来装置に比べて装置の占有面積が小
さい。 発明の効果 本発明によれば、単一の組込み機構により複数形状の部
品天位置決めし、プリント基板に！装する方式のため、
従来の部品実装装置に比べて組立て精度が向上し、特に
パターンが微細構造をもったプリント基板への部品実装
に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である部品実装装置の全体構
成を示すブ纂りク図、第２図はＮＣ装置４の主な機構の
例と位置関係を示す斜視図、第３図は組込み機構７の斜
視図、第４図は組込み機構７の平面図、第５図は第４図
の組込み機構７　Ｖ　Ａ　−Ａ’で切断した断面図、第
６図は搬送機構６の側面図、第７図は装着部６Ｂの断面
図、第８図はプリント基板１４上のマークと部品１３の
リード線との関係な示す平面図、第９図は一実施例であ
る部品実装装置の処理の流れを示すフローチャートであ
る。 １・・・データ処理装置　　２・・・パターン認識部３
・・・テレビカメラ　　　６・・・搬送機構７・・・組
込み機構　　　　９・・・ＸＹテーブル１３・・・部品
　　　　　　　１４・・・プリント基板６８・・・装着
部　　　　　　７７・・・把握手才１図 才　　　　２（２１ つ 才　　３　　図 才　　６　　図 １ オフ図 ６８１　　　’Ｊ 才　　８　　図 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電子部品をプリント基板上へ実装する部品実装装
   置において。 前記部品を捕捉する複数の捕捉手段をもち一つの捕捉手
   段を選択して前記プリント基板上に該部品を実装する単
   一の組込み機構と、前記捕捉手段に捕捉されている部品
   と前記プリント基板との位置情報を検出する位置ずれ検
   出手段と。 前記検出された位置ずれから位置ずれ補正値を計算する
   計算手段とを有し。 前記位置ずれ補正−によって前記捕捉されている部品と
   前記プリント基板との相対的な位置ずれ補正をして実装
   することを特徴とする部品実装装置。 ２、前記位置ずれ補正値は前記プリント基板の所定の組
   込み位置に対する前記捕捉されている部品の角度ずれを
   示す角度ずれ補正値な含み、前記組込み機構は該角度ず
   れ補正値だけ該部品を該プリント基板を含む平面に平行
   な平面内で回転させる手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の部品実装装置。 ３、　前記位置ずれ補正値は、前記プリント基板の所定
   の組込み位置に対する前記捕捉されている部品の位置に
   ついて、該プリント基板を含む基準のＸＹ千同面内Ｘ方
   向およびＹ方向の位置ずれ補正値を含み、該プリント基
   板は該ＸＹ方向位置ずれ補正値だけの移動が施されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の部品実装装置。