JPS63139679A - 部品搭載機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリント配線基板に対する電子部品の搭載を
自動的に行なうための部品搭載機に係り、特に、フラッ
トパッケージ形ＩＣなどの半導体部品の搭載に好適な部
品搭載機に関する。

〔従来の技術〕

基板（プリント配線基板のこと）上に、例えばフラット
パッケージ形ＩＣなどの部品を搭載する場合、従来から
吸着ハンドなどを有するマニプレータを用いた部品搭載
機が使用されている。

この部品搭載機は、例えばマウンターなどとも呼ばれ、
基板上の部品搭載中心位置座標を計測し、この計測結果
に基づいてマニプレータを制御することにより部品搭載
が実行されてゆ（ようになっている。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば特
開昭５５−１１８６９６号公報、或いは特開昭５８−１
９６０９９号公報などが挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した従来技術では、マニプレータの
制御における座標系での歪みの存在や、部品把持時での
ハンド中心と部品中心との不一致の発生について考慮さ
れておらず、精度を保つのが困難であるという問題点が
あった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に充分に対
処でき、高精度を保っての部品搭載が容易に得られるよ
うにした部品搭載機の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、マニプレータによる部品
搭載位置を検出する手段を設け、これにより部品搭載後
での位置ずれをオフセットデータとすることにより達成
される。

〔作用〕

上記した座標系の歪みやハンド中心と部品中心の不一致
による部品搭載位置のずれはオフセットデータによって
打消されるから、精度低下を抑えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による部品搭載機について、図示の実施例
により詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例で、１は吸着ハンド、２は視
覚センサ、３は基板、４は制御装置である。

なお、ＣＯは部品搭載機での座標系を表わす。

吸着ハンド１は図示してないマニプレータ（ロボットの
可動機構）に取付けられ、全体として座標系ＣＯにした
がってｍｘ方向とｍｙ力方向それにｍｚ方向に移動可能
に保持されると共に、θ方向での回転運動も行なえるよ
うに構成されている。

視覚センサ２は例えばテレビジョンカメラなどで構成さ
れ、吸着ハンド１と一体に保持されている。

制御装置４は、内部にマイコン（ＣＰＵとＲＯＭ、ＲＡ
Ｍなどにより構成されている）と所定のメモリを備え、
部品搭載機全体の制御を行なう。

次に、この実施例の動作について説明する。

なお、この実施例は、記憶している位置ずれ量をあらか
じめ０に設定しておき、視覚センサ２で基板３上の搭載
中心位置座標を計測し記憶する。

この中心座標を搭載目標位置として吸着ハンド１による
部品搭載を実行する。次に同じく視覚センサ２で搭載し
た部品の中心位置座標を計測し、記憶した搭載中心座標
と部品中心座標の座標差をもって位置オフセット量とし
、これをメモリに記憶する。以後同部品の同位置への部
品搭載時には、視覚センサ２で搭載中心位置座標を計測
し、これによって得た座標に位置オフセット量による補
正を施こし、こうして得た座標を搭載目標座標とするよ
うに構成したもので、まず、その動作原理について説明
する。

第１図において、まず、■は基４Ｊｉａ上の配線パター
ンから視覚センサ２が計測した搭載中心位置Ｐ１を表わ
す搭載中心位置座標ベクトルであり、次に、では、搭載
中心位置座標Ｐ１を目標としてマニプレータの制御を行
ない、これにより部品の搭載を行なったときでの部品の
実際の搭載位置を視覚センサ２で計測して得た搭載部品
中心位置座標Ｐ２を表わす搭載部品中心位置座標ベクト
ルである。

ここで、いま、視覚センサ２による計測誤差が無視でき
たとすると、これらのベクトルＴとでの差のベクトルΔ
Ｍは、搭載機での座標系ＣＯの歪みや、部品把持時での
部品中心とハンド中心間の位置ずれによるずれを表わす
ことになる。

そこで、この次式で表わされるベクトルΔＭを位置オフ
セット量として制御装置４内のメモリに記憶する。

ΔＭ＝で−■　　　　　・・−・−・−・−・−・・（
１１そして、次の（２）式のように、このオフセット量
を表わすベクトルΔＭを搭載中心位置座標ベクトルｔ　
Ａ＋いたベクトルＭを求め、これによって得られる位置
座標Ｐ３を最終的な搭載目標位置座標としてマニプレー
タによる搭載動作の制御を実行してやれば、常に正確な
部品の搭載を得ることができることになる。

ＴＩ＝ｔ−ΔＭ　　　　　・−・−・・−・−・・−・
−（２）なお、上記したように、このベクトルΔＭは、
搭載機座標系の歪みと、ハンドが部品を把持している時
の部品中心とハンド中心のずれにより生じる誤差である
。このため位置ずれ量を測定した基板と部品以外にも、
同一のパターンを有する基板と同一の形状を有する部品
に対しても、位置ずれを補正できる。

つまり、この実施例によれば、一旦、成る基板と部品に
ついてオフセット量の算出を行なった後は、基板や部品
に変化が現われるまでは、そのまま動作を継続で−きる
ことになる。

第２図の実施例に戻り、テレビジョンカメラなどからな
る視覚センサ２は、基板３上の配線パターンを撮像して
画像データとして取り込み、上記したオフセット量の算
出を可能にすると共に、基板３の配線パターンの中の、
部品搭載位置に対応したパターン（これを搭載パターン
という）の中心を表わす搭載中心位置座標ＰＩの補正を
行なうようになっており、以下、この搭載中心位置座標
Ｐ１とそれを表わすベクトルＴの算出について第３図に
より説明する。

本来、この搭載中心位置座標Ｐ１は、ロボットの教示に
よって与えられるものであるが、教示だけで必要な精度
を得ようとすると、教示操作に多大の熟練と時間を要す
るため、この実施例では、第３図に示すように、まず、
教示操作でハンド位置ＰＯを与え、ここで視覚センサ２
により搭載パターン１０を撮像し、これによりハンド位
置ＰＯと搭載中心位置座標Ｐ１との間のベクトル■と、
搭載パターン１１の傾きθ０を得る。

そこで、このときの搭載中心位置座標ベクトルＴは次の
（３）式によって表わされる。

ｔ＝Ｔｒ＋Ｕ　　　　　　　　−・・〜−−−−−−−
−・−（３）次に、この実施例の動作について説明する
。

なお、この実施例では、上記したように、教示操作が必
要であり、このため、まず、利用者は、基板３の搭載中
心位置座標が視覚センサ２にて計測できる位置を全搭載
パターン毎に教示亭４し、これにより制御装置４のメモ
リにこの教示データを記憶させる。

次に、上記したオフセット量を算出するため、第４図に
示す処理を制御装置４のマイコンによって実行させる。

まず、教示しである計測位置の一つをメモリから読出し
、そこに視覚センサ２の位置決めを行なう（処理１４）
。そして、基板３上のパターンを撮像して搭載中心位置
座標Ｐ１を算出する（処理１５）、これらの処理１４と
１５を搭載パターン毎に、教示されている全ての計測位
置について実行させる（処理１６）。

ここで、処理を一旦、停止させ、基板３をパターンの無
い、表面が黒く塗装されている基板と入れ替え（処理１
７）、その後、再び処理を開始させる（処理１８）。そ
して、このパターンの無い基板３上に、上記のようにし
て求めた搭載中心位置座標Ｐ１の一つに対応した部品を
吸着ハンド１によって搭載する（処理１９）。これを全
ての搭載中心位置座標Ｐ１について実行する（処理２０
）。

次に、再び教示しである計測位置の一つに視覚センサ２
の位置決めを行なう（処理２１）。そして、黒く塗装し
である基板上に搭載しである部品を撮像し、これにより
搭載部品中心位置座標Ｐ２の計測を行なう（処理２２）
。これらを搭載しである部品の全部に対して行なわせる
（処理２３）。

その後、搭載位置のオフセット量を算出し、メモリに記
憶させる。

こうしてオフセット量の算出と記憶を完了したら、実際
の部品搭載を行なうことができるようになり、このとき
には第５図の処理により動作を行なう。

第５図において、この処理は新たな基板がセットされる
ごとに実行されるもので、まず、教示されている計測位
置に対する視覚センサ２の位置決めを行ない（処理３０
）、ついで搭載中心位置座標の計測を行なう（処理３１
）。そして、これらの処理を教示済みの搭載パターン毎
に操り返し、全計測位置について行なわせる（処理３２
）。

続いて、処理３３ではオフセット量を用いての搭載中心
位置座標の補正を行ない、搭載目標位置座標Ｐ３（第１
図）を算出し、次の処理３４で対応する部品の搭載を吸
着ハンド１の制御によって実行する。そして、これらの
処理を全ての搭載中心位置について、処理３５により実
行させ、１枚の部品搭載位置板を得るのである。

従って、この実施例によれば、以下に説明する利点が得
られる。すなわち、従来、位置ずれ量の計測には高価な
計測器と多大な時間を必要とし、しかも得られた値は同
一の機器でありながら測定者によりバラツキがあった。

しかしながら、この実施例では、プリント基板上の部品
搭載中心位置座標を計測する視覚センサを利用して、搭
載後の部品中心位置座標を計測することにより、位置ず
れ量を自動算出し、搭載位置オフセットとして記憶した
ものであり、これにより搭載精度の向上と計測時間の短
縮、コストの低減を容易に得ることができ、さらに、こ
の実施例においては、オフセットの測定に関しては、部
品搭載位置の認識精度および座標系自身の精度ならびに
位置決めの精度がかかわるだけであり、測定者によるバ
ラツキは無関係となる。

さらに、具体的にいうと、成る実施例によれば、上記各
要素の精度は、 視覚センサ　−・・−・−・　±１０μｍサーボ位置決
め−・−・±１０μｍ 座標変換　　・−−−−一−・　±１０μｍであり、実
際の位置ずれ量ΔＭは微量であるため、これと座標系の
精度とを無視すると、視覚センサを利用した位置決め精
度は、±３０μｍとなる。

そして、この実施例の場合、２回計測を行なうため、同
オフセットの精度は±６０μｍとなる。従って、同オフ
セットを利用した搭載精度は±９０μｍとなり、しかも
、この精度には測定者によるバラツキは現れず、常に一
定となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、座標系に存在す
る歪みやハンドによる部品把持時での位置ずれによる影
響を充分に排除できるから、常に高精度を保って動作が
可能な部品搭載機を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部品搭載機の動作原理を説明する
ためのベクトル図、第２図は本発明の一実施例を示すブ
ロック図、第３図は本発明の一実施例における補正動作
を説明するためのベクトル図、第４図及び第５図はそれ
ぞれ本発明の一実施例の動作を示すフローチャートであ
る。 １−・・・−・吸着ハンド、２・−−−−−−・視覚セ
ンサ、３−・・・プリント配線基板、４−・−・−・制
御装置。 第１図 Ｍ−−−−一刊−−１１け拉１屓神へ゛クト・しｃｏ−
−・−４Ｐ＠４　Ｐ械てＱβ紹す千。 ｆＩｓ２図 ／　−−−−一吸着ハンド 第３図 第４因 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部品運搬用マニプレータの制御により、基板上の所
   定位置に対する部品の位置決めを行なうようにした部品
   搭載機において、予め設定された制御データによる上記
   マニプレータの制御により与えられる部品搭載位置を検
   出してオフセットデータとして保持させる制御手段を設
   け、このオフセットデータと上記制御データとにより部
   品搭載位置制御を行なうように構成したことを特徴とす
   る部品搭載機。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記部品搭載位置
   の検出が視覚センサによつて行なわれるように構成した
   ことを特徴とする部品搭載機。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記部品がフラッ
   トパッケージ型の半導体素子であることを特徴とする部
   品搭載機。