JPH0510746A - Calibration method for surface mounter - Google Patents

Calibration method for surface mounter

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JPH0510746A
JPH0510746A JP3211092A JP21109291A JPH0510746A JP H0510746 A JPH0510746 A JP H0510746A JP 3211092 A JP3211092 A JP 3211092A JP 21109291 A JP21109291 A JP 21109291A JP H0510746 A JPH0510746 A JP H0510746A
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board
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面実装機において従来の方法では煩わしい
作業であった回路基板等の位置関係を求めるキャリブレ
−ションを容易かつ正確に行えるようにする。 【構成】 回路基板上に装着すべき部品を所定の取り出
し位置に送り込む部品供給装置と、前記取り出し位置に
ある部品を吸着する部品吸着装置と、該部品吸着装置に
吸着された部品を計測する計測装置と、部品吸着装置を
回路基板上に移動させ、吸着部品を回路基板上の搭載位
置に装着する部品位置決め装置とを備えた表面実装機に
おいて、基準となる基板及び部品(チップ)を用いてキ
ャリブレ−ションを行う。基板座標のキャリブレ−ショ
ンでは、部品吸着装置を基準基板上で位置のわかってい
る基準部品の上に移動させて基準部品を吸着し、その位
置を計測する。この結果から、部品位置決め装置の座標
系における基準部品の位置を計算する。これを適宜の個
数の基準部品について行うことにより、部品位置決め装
置の座標系と基板の座標系との関係が求められる。
(57) [Abstract] [Purpose] To facilitate easily and accurately the calibration for obtaining the positional relationship of a circuit board or the like, which was a troublesome work in the conventional method in the surface mounter. A component supply device for feeding a component to be mounted on a circuit board to a predetermined take-out position, a component suction device for sucking the component at the take-out position, and a measurement for measuring the component sucked by the component suction device. In a surface mounter equipped with a device and a component positioning device that moves the component suction device onto the circuit board and mounts the suction component at a mounting position on the circuit board, using a reference substrate and components (chips) Carry out a calibration. In the board coordinate calibration, the component suction device is moved onto a reference component whose position is known on the reference substrate to suck the reference component, and the position is measured. From this result, the position of the reference component in the coordinate system of the component positioning device is calculated. By performing this for an appropriate number of reference components, the relationship between the coordinate system of the component positioning device and the coordinate system of the board can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板上に装着すべ
き部品を認識し、所定の位置に実装する表面実装機にお
けるキャリブレーション方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a calibration method in a surface mounter for recognizing a component to be mounted on a circuit board and mounting it at a predetermined position.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種電子機器を構成する電子回路
に対して、小型の回路部品(チップ)をより高密度に実
装する要求が高まっている。この要求に伴ない、部品実
装技術は、図14に示すピン挿入方式から図15に示す
表面実装方式が採用されるようになってきた。すなわ
ち、図14のピン挿入方式では、プリント基板に貫通孔
を多数穿設し、基板の表面側から各孔に抵抗又は容量素
子、IC等の回路部品のリードを挿入して各々の突出端
をハンダ付けするのに対し、図15の表面実装方式で
は、プリント基板上の所定位置に抵抗その他の回路素子
やICを設置してリードをハンダ付けする。従って、孔
開けが不要で、回路素子のリードも短縮され、小型化さ
れた部品の高密度実装に適している。このような表面実
装を行う手段として、表面実装機(チップマウンタとも
称する)が用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for mounting small-sized circuit parts (chips) on an electronic circuit constituting various electronic devices with higher density. Along with this demand, the component mounting technology has come to adopt the surface mounting method shown in FIG. 15 from the pin insertion method shown in FIG. That is, in the pin insertion method of FIG. 14, a large number of through holes are formed in the printed circuit board, and leads of circuit components such as resistors or capacitors and ICs are inserted into the holes from the front surface side of the circuit board so that the protruding ends of the printed circuit boards are formed. In contrast to soldering, in the surface mounting method of FIG. 15, a resistor or other circuit element or IC is installed at a predetermined position on a printed board and a lead is soldered. Therefore, it is not necessary to make holes, the leads of the circuit element are shortened, and it is suitable for high-density mounting of miniaturized parts. As a means for performing such surface mounting, a surface mounting machine (also called a chip mounter) is used.

【0003】表面実装機では、必要な部品をバキューム
ノズルに吸着してその吸着状態を検出する。そして、位
置ずれ等があればそれを修正して、部品を回路基板上に
装着する。このため、表面実装機は、部品吸着装置とそ
の移動機構及び位置決め機構、部品の吸着状態を検出す
る検出装置等を備えている。
In a surface mounter, necessary parts are sucked by a vacuum nozzle to detect the sucked state. Then, if there is a position shift or the like, it is corrected and the component is mounted on the circuit board. Therefore, the surface mounter includes a component suction device, a moving mechanism and a positioning mechanism for the component suction device, a detection device that detects the suction state of the component, and the like.

【0004】また、多くの表面実装機では、部品の取出
し位置や基板上の部品搭載位置は、数値入力により図面
等のデ−タから直接入力できるようになっている。この
入力方式では、取出し位置のデ−タや基板上の部品位置
デ−タから部品実装動作軸の座標値を算出するために、
取出し位置や基板の座標系と部品実装動作軸の座標系と
の関係を予め知っておく必要がある。このように各座標
系の関係を求めることをキャリブレ−ションと呼んでい
る。
In many surface mounters, the pick-up position of a component and the mounting position of a component on a board can be directly input from data such as drawings by numerical input. In this input method, in order to calculate the coordinate value of the component mounting operation axis from the data of the take-out position and the component position data on the board,
It is necessary to know in advance the relationship between the take-out position and the coordinate system of the board and the coordinate system of the component mounting operation axis. Obtaining the relationship between the coordinate systems in this way is called calibration.

【0005】従来のキャリブレ−ション方法は、次のよ
うな手順で行われていた。
The conventional calibration method has been performed in the following procedure.

【0006】あらかじめ表面実装機の設計図面より、
凡の座標系の関係を算出する。ただし、これは機械加工
誤差や組立誤作を考慮していないため、実際の関係から
ずれることが多い。
From the design drawing of the surface mounting machine,
Calculate the relationship of the ordinary coordinate system. However, since this does not take into consideration machining errors and assembly errors, it often deviates from the actual relationship.

【0007】で求めた関係に従って表面実装機を動
作させてみて取出し位置の誤差や部品搭載位置の誤差を
計測し、その結果に基づいて座標の関係を修正する。
The surface mounter is operated in accordance with the relationship obtained in step 1 to measure the error in the pick-up position and the error in the component mounting position, and the coordinate relationship is corrected based on the result.

【0008】修正した座標の関係に従ってを再度行
う。これは、満足できる精度が得られるまで繰り返す。
The process is performed again according to the corrected coordinate relationship. This is repeated until satisfactory accuracy is obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、の誤差を正確に計るための装置が必要にな
る。一方、目視等で誤差を計るならば、誤差が正確に求
まらない場合が多いのでからの動作を何回も繰り返
すことになる。また、メンテナンス等で表面実装機の要
素や部品の機械的な位置関係がずれた時にも、キャリブ
レーションを行う必要がある。このように、従来の表面
実装機におけるキャリブレーションは非常に煩わしい作
業であった。
However, the above method requires a device for accurately measuring the error of. On the other hand, if the error is measured by visual inspection or the like, the error is often not accurately obtained, and therefore the operation from then on is repeated many times. Further, it is necessary to perform calibration even when the mechanical positional relationship between the elements and parts of the surface mounter is deviated due to maintenance or the like. As described above, the calibration in the conventional surface mounter is a very troublesome work.

【0010】従って、本発明の目的は、表面実装機にお
いて従来の方法では煩わしい作業であったキャリブレ−
ションを容易かつ正確に行えるようにすることにある。
Therefore, an object of the present invention is to calibrate a surface mounter which has been a troublesome work in the conventional method.
The goal is to make it easy and accurate.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、回路基板上に
装着すべき部品を所定の取り出し位置に送り込む部品供
給装置と、前記取り出し位置にある部品を吸着する部品
吸着装置と、該部品吸着装置に吸着された部品を計測す
る計測装置と、前記部品吸着装置を前記回路基板上に移
動させ、前記吸着部品を前記回路基板上の搭載位置に装
着する部品位置決め装置とを備えた表面実装機における
キャリブレーション方法であって、前記部品位置決め装
置に対する回路基板、部品供給装置又は部品吸着装置の
位置関係を求めるために基準となる基板及び部品を用意
し、当該基準基板上の所定の位置に装着した基準部品の
上に部品吸着装置を移動させて該基準部品を吸着し、該
基準部品の位置を前記計測装置で計測し、この計測結果
から前記部品位置決め装置の座標系における基準部品の
位置を計算する動作を、前記基準基板上に装着した適宜
の数の基準部品について行うことにより、部品位置決め
装置の座標系と回路基板、部品供給装置又は部品吸着装
置の座標系との関係を求めることを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, there is provided a component supply device for feeding a component to be mounted on a circuit board to a predetermined take-out position, a component suction device for sucking a component at the take-out position, and the component suction device. A surface mounter equipped with a measuring device for measuring the components sucked by the device, and a component positioning device for moving the component suction device onto the circuit board and mounting the suction component at a mounting position on the circuit board. In the calibration method in step 1, a reference board and components are prepared for obtaining the positional relationship of the circuit board, the component supply device, or the component suction device with respect to the component positioning device, and the components are mounted at predetermined positions on the reference substrate. The component suction device is moved onto the above-mentioned reference component to suck the reference component, the position of the reference component is measured by the measuring device, and the component position is determined from the measurement result. By performing the operation of calculating the position of the reference part in the coordinate system of the device for the appropriate number of reference parts mounted on the reference board, the coordinate system of the part positioning device and the circuit board, the component supply device, or the component suction device. It is characterized in that the relationship with the coordinate system of the device is obtained.

【0012】本発明の具体的態様では、前記部品位置決
め装置の座標系を基準座標とし、該基準座標系における
基準部品の位置と、前記基準基板の座標系における基準
部品の装着位置とを求め、それらの値に基づいて基準座
標系から基準基板の座標系への変換行列を得ることを特
徴とする。
In a specific aspect of the present invention, the coordinate system of the component positioning device is used as a reference coordinate, and the position of the reference component in the reference coordinate system and the mounting position of the reference component in the coordinate system of the reference board are obtained. It is characterized in that a transformation matrix from the reference coordinate system to the coordinate system of the reference substrate is obtained based on those values.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、基準となる基板及び部品(基
準チップ)を用いてキャリブレ−ションを行う。
According to the present invention, the calibration is performed by using the reference substrate and the component (reference chip).

【0014】基板座標のキャリブレ−ションでは、部品
吸着装置を基準基板上で位置のわかっている基準部品の
上に移動させて基準部品を吸着し、その位置を計測す
る。この結果から、部品位置決め装置の座標系における
基準部品の位置を計算する。これを適宜の個数の基準部
品について行うことにより、部品位置決め装置の座標系
と基板の座標系との関係が求められる。
In board coordinate calibration, the component suction device is moved onto a reference component whose position is known on the reference substrate to suck the reference component, and the position is measured. From this result, the position of the reference component in the coordinate system of the component positioning device is calculated. By performing this for an appropriate number of reference components, the relationship between the coordinate system of the component positioning device and the coordinate system of the board can be obtained.

【0015】部品供給装置の部品取り出し位置のキャリ
ブレ−ションの場合には、取り出し位置の座標系の中で
位置のわかっている部品供給装置に対して上記と同様の
作業を行う。
In the case of the calibration of the component take-out position of the component feeder, the same operation as above is performed for the component feeder whose position is known in the coordinate system of the take-out position.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明による表面実装機の実施例の
外観斜視図である。全体を1で示す表面実装機は、正面
側に両開き扉2a,2bを備えたキャビネット2の上に
載置された台板(テーブル)3上の構成要素と、キャビ
ネット2の内部に収納された構成要素とから成る。
1 is an external perspective view of an embodiment of a surface mounter according to the present invention. The surface mounter indicated as a whole by 1 is housed inside the cabinet 2 and components on a base plate (table) 3 placed on a cabinet 2 having double doors 2a and 2b on the front side. It consists of components.

【0017】テーブル3の上面には、後で詳細に説明す
る部品吸着装置を構成する部品搭載ヘッド4を備えた部
品位置決め装置であるロボット5が設置されている。更
に、回路基板となるプリント基板6を移動させるベルト
コンベヤ7、各基板上に搭載すべき種々の部品(チッ
プ)を同一種類毎にまとめてテーピングした多数のテー
プカートリッジ8、各カートリッジ8のテーピングされ
た部品を前側フィーダベース9a及び後側フィーダベー
ス9b上の取出し位置へそれぞれ送り出す部品供給装置
である前側テープフィーダ10a及び後側テープフィー
ダ10b、モニタ用CRT11、オペレータが操作する
キーボード12及びロボット操作パネル13等が設置さ
れる一方、キャビネット2内には、後述のコントローラ
14及び画像処理装置15が設置されている。
On the upper surface of the table 3, there is installed a robot 5 which is a component positioning device having a component mounting head 4 which constitutes a component suction device which will be described in detail later. Further, a belt conveyor 7 for moving the printed circuit board 6 serving as a circuit board, a large number of tape cartridges 8 in which various components (chips) to be mounted on each circuit board are collectively taped by the same type, and each cartridge 8 is taped. Front tape feeder 10a and rear tape feeder 10b, which are component feeding devices for respectively feeding the above components to the take-out positions on the front feeder base 9a and the rear feeder base 9b, the monitor CRT 11, the keyboard 12 operated by the operator, and the robot operation panel. 13 and the like are installed, a controller 14 and an image processing device 15, which will be described later, are installed in the cabinet 2.

【0018】ロボット5は、搭載ヘッド4を支持してこ
れをテーブル3に対し垂直な上下方向(Z軸方向)に移
動させるZ軸スライドブロック16(図2図)と、この
Z軸スライドブロック16をベルトコンベヤ7と平行な
方向(X軸方向)に移動させるX軸アーム17と、この
X軸アーム17全体をベルトコンベヤ7と直角の方向
(Y軸方向)に移動させるY軸アーム18とから成る。
The robot 5 supports the mounting head 4 and moves the mounting head 4 in a vertical direction (Z-axis direction) perpendicular to the table 3, and a Z-axis slide block 16 (FIG. 2) and the Z-axis slide block 16. From an X-axis arm 17 that moves the X-axis arm 17 in a direction parallel to the belt conveyor 7 (X-axis direction) and a Y-axis arm 18 that moves the entire X-axis arm 17 in a direction perpendicular to the belt conveyor 7 (Y-axis direction). Become.

【0019】X軸アーム17は、Z軸スライドブロック
16を上下動可能に収納した中空の角柱状のZ軸ベース
19をX軸方向に摺動自在に支持する。Z軸ベース19
の上端には、Z軸スライドブロック16をZ軸方向に移
動させるためのZ軸モータ20が装着され、Z軸ベース
19内には、図1中に破線で示したように、Z軸モータ
20の回転をZ軸スライドブロック16の上下動に変換
するボールねじ機構21が収納されている。また、X軸
アーム17内には、X軸モータ22と、その回転をZ軸
ベース19のX軸方向移動に変換するボールネジ機構2
3が収納されている。X軸アーム17の一端部はY軸ア
ーム18に沿って、他端部はテーブル3上でY軸アーム
18と平行に設置されたゲート状のガイド部材24の横
軸に沿って、それぞれ摺動自在に支持されている。更
に、Y軸アーム18内には、Y軸モータ25と、その回
転をX軸アーム17のY軸方向移動に変換するボールね
じ機構26が収納されている。上記3つのモータ20、
22、25には、それぞれACサーボモータが用いられ
る。
The X-axis arm 17 slidably supports in the X-axis direction a hollow prismatic Z-axis base 19 in which the Z-axis slide block 16 is vertically movable. Z-axis base 19
A Z-axis motor 20 for moving the Z-axis slide block 16 in the Z-axis direction is mounted on the upper end of the Z-axis slide block 16, and a Z-axis motor 20 is installed in the Z-axis base 19 as indicated by a broken line in FIG. A ball screw mechanism 21 for converting the rotation of the above into the vertical movement of the Z-axis slide block 16 is housed. Further, in the X-axis arm 17, an X-axis motor 22 and a ball screw mechanism 2 for converting the rotation of the X-axis motor 22 into a movement of the Z-axis base 19 in the X-axis direction.
3 is stored. One end of the X-axis arm 17 slides along the Y-axis arm 18, and the other end slides along the horizontal axis of a gate-shaped guide member 24 installed on the table 3 in parallel with the Y-axis arm 18. It is supported freely. Further, in the Y-axis arm 18, a Y-axis motor 25 and a ball screw mechanism 26 for converting the rotation thereof into movement of the X-axis arm 17 in the Y-axis direction are housed. The above three motors 20,
An AC servomotor is used for each of 22 and 25.

【0020】従って、搭載ヘッド4を取り付けたZ軸ス
ライドブロック16は、Z軸モータ20の駆動によりZ
軸ベース19に沿ってZ軸方向に移動し、X軸モータ2
2の駆動によりZ軸ベース19と共にX軸アーム17に
沿ってX軸方向に移動し、更に、Y軸モータ25の駆動
によりZ軸ベース19及びX軸アーム17と共にY軸ア
ーム18に沿ってY軸方向に移動する。
Therefore, the Z-axis slide block 16 to which the mounting head 4 is attached is driven by the Z-axis motor 20 to drive the Z-axis slide block 16.
It moves in the Z-axis direction along the axis base 19, and the X-axis motor 2
2 moves in the X-axis direction along with the Z-axis base 19 along the X-axis arm 17, and further, by driving the Y-axis motor 25, along with the Z-axis base 19 and the X-axis arm 17 along the Y-axis arm Y. Move in the axial direction.

【0021】また、ロボット5は、X軸アーム17、Y
軸アーム18及びZ軸ベース19の各々のボールネジ機
構と各モータ22、25及び20に内蔵されたエンコー
ダとでX軸、Y軸及びZ軸上の位置を検出し、コントロ
ーラ14にフィードバックするようになっている。
The robot 5 has an X-axis arm 17 and a Y-axis.
Positions on the X-axis, Y-axis and Z-axis are detected by the ball screw mechanisms of the shaft arm 18 and the Z-axis base 19 and the encoders built in the motors 22, 25 and 20, and are fed back to the controller 14. Has become.

【0022】次に、実施例の搭載ヘッド4について説明
する。
Next, the mounting head 4 of the embodiment will be described.

【0023】図2及び図3に示すように、ヘッド部は、
前記Z軸スライドブロック16の下端部に固着したL形
のヘッドベース30と、その一方の側に設置されたノズ
ルインデックス機構31と、その駆動源としてヘッドベ
ース30の反対側に取り付けられたパルスモータ32と
で構成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the head portion is
An L-shaped head base 30 fixed to the lower end portion of the Z-axis slide block 16, a nozzle index mechanism 31 installed on one side thereof, and a pulse motor mounted on the opposite side of the head base 30 as a drive source thereof. 32 and 32.

【0024】ノズルインデックス機構31は、円筒状の
回転ハウジング33を主体とし、その外周面に等角度
(この場合 120°)間隔で放射状に突出して配置された
3種の吸着ノズル34、35、36を有する。これらの
ノズルはそれぞれ径の大きさが異なるもので、実施例で
はノズル34の径が最も大きく、ノズル35が中、ノズ
ル36が最小である。
The nozzle index mechanism 31 is mainly composed of a cylindrical rotary housing 33, and three kinds of suction nozzles 34, 35 and 36 are arranged radially on the outer peripheral surface thereof at equal angular intervals (120 ° in this case). Have. These nozzles have different diameters. In the embodiment, the nozzle 34 has the largest diameter, the nozzle 35 has the middle diameter, and the nozzle 36 has the smallest diameter.

【0025】更に図4に示すように、ノズルインデック
ス機構31は、回転ハウジング33の外周面に設置され
た位置決め用シリンダ37と、このシリンダ37と平行
に移動可能に取り付けられ、且つシリンダ37から突出
したプランジャ38に連結部材39を介して結合された
インデックス及びノズル選択用位置決めピン40と、ハ
ウジング33の端面に隣接した円形の回転板41と、ハ
ウジング33の中心軸に沿って回転自在に貫通した回転
シャフト42とを含む。
Further, as shown in FIG. 4, the nozzle index mechanism 31 is attached to a positioning cylinder 37 provided on the outer peripheral surface of the rotary housing 33, and is movably mounted parallel to the cylinder 37, and protrudes from the cylinder 37. An index and nozzle selection positioning pin 40 connected to the plunger 38 via a connecting member 39, a circular rotary plate 41 adjacent to the end face of the housing 33, and a rotatably penetrating hole along the central axis of the housing 33. And a rotating shaft 42.

【0026】シャフト42の一端には回転板41が、他
端にはベルト車43がそれぞれ固着されると共に、図3
に示すようにベルト車43とパルスモータ32の回転軸
に取り付けたベルト車44との間にベルト45が巻き掛
けられ、パルスモータ32の回転をシャフト42に伝達
するようになっている。
A rotary plate 41 is fixed to one end of the shaft 42, and a belt wheel 43 is fixed to the other end thereof.
A belt 45 is wound around a belt wheel 43 and a belt wheel 44 attached to the rotating shaft of the pulse motor 32, as shown in FIG. 3, to transmit the rotation of the pulse motor 32 to the shaft 42.

【0027】回転板41には、ハウジング33を回転さ
せるために位置決めピン40の先端部が入る孔46が少
なくとも1個(図では3個)設けられる。一方、ヘッド
ベース30には、各吸着ノズル(大、中、小)34、3
5、36を下側の吸着位置に設定したところでハウジン
グ33を固定するために位置決めピン40の基端部が入
る3個の孔47a、47b(図2)、47c(図示省
略)が設けられる。このヘッドベース30は、ハウジン
グ固定部として用いられる。
The rotating plate 41 is provided with at least one hole (three in the figure) for receiving the tip of the positioning pin 40 for rotating the housing 33. On the other hand, the head base 30 has suction nozzles (large, medium, and small) 34, 3 respectively.
Three holes 47a, 47b (FIG. 2) and 47c (not shown) into which the base ends of the positioning pins 40 are inserted are provided to fix the housing 33 when the suction holes 5 and 36 are set to the lower suction position. The head base 30 is used as a housing fixing portion.

【0028】従って、例えば図2に示すように、吸着ノ
ズル(大)34を下側の吸着位置に設定した状態では、
位置決めピン40は、その基端部が吸着ノズル(大)3
4に対応するヘッドベース30側の孔47aに入ってい
る。この状態から吸着ノズルの切替えをするとき、例え
ば吸着ノズル(中)35を吸着位置に切り替える場合に
は、位置決めピン40を図3において左方に移動させ、
その基端部をヘッドベース側の吸着ノズル(大)34に
対応する孔47aから抜いて、位置決めピン40の先端
部を回転板41の孔46(図の場合3個のいずれでもよ
い)に入れる。これにより、回転板41とハウジング3
3が駆動連結される。すなわち、シャフト42の回転が
回転板41及び位置決めピン40を介してハウジング3
3に伝達されるので、パルスモータ32の駆動でハウジ
ング33を回転させることができる。この場合、ハウジ
ング33は、位置決めピン40がヘッドベース30側の
吸着ノズル(中)35に対応する孔47bに来るまで回
転し、その回転停止後、位置決めピン40を上記と反対
方向に移動させてその先端部を回転板41の孔46から
抜き、基端部をヘッドベース側の孔47bに入れる。こ
れにより、ハウジング33は再びヘッドベース側に固定
され、吸着ノズル(中)35は吸着位置に設定される。
Therefore, for example, as shown in FIG. 2, when the suction nozzle (large) 34 is set at the lower suction position,
The base end of the positioning pin 40 has a suction nozzle (large) 3
4 into the hole 47a on the head base 30 side. When switching the suction nozzle from this state, for example, when switching the suction nozzle (middle) 35 to the suction position, the positioning pin 40 is moved to the left in FIG.
The base end portion is pulled out from the hole 47a corresponding to the suction nozzle (large) 34 on the head base side, and the tip end portion of the positioning pin 40 is put into the hole 46 of the rotary plate 41 (in the case of the figure, any of three may be used). . As a result, the rotary plate 41 and the housing 3
3 is drivingly connected. That is, the rotation of the shaft 42 causes the rotation of the housing 3 via the rotary plate 41 and the positioning pin 40.
3, the housing 33 can be rotated by driving the pulse motor 32. In this case, the housing 33 rotates until the positioning pin 40 reaches the hole 47b corresponding to the suction nozzle (middle) 35 on the head base 30 side, and after the rotation is stopped, the positioning pin 40 is moved in the opposite direction to the above. The tip end portion is pulled out from the hole 46 of the rotary plate 41, and the base end portion is put into the hole 47b on the head base side. As a result, the housing 33 is fixed again to the head base side, and the suction nozzle (center) 35 is set to the suction position.

【0029】各吸着ノズル34、35、36は、図4に
示すように、回転ハウジング33の外側に放射状に延び
た円筒部の内部にその中心線を軸として回転自在に設置
された回転シャフト49の先端部に挿入固定され、回転
シャフト49の中心部に形成された細長い通路50を介
して、円筒部の側面に形成された空気抜き口(バキュー
ム取出し口)51に連通している。使用の際には、真空
ポンプ等を用いて空気抜き口51から空気を吸引するこ
とにより、吸着ノズル34の先端に部品52が吸着され
る。
As shown in FIG. 4, each of the suction nozzles 34, 35, and 36 has a rotary shaft 49 which is rotatably installed about its center line inside a cylindrical portion extending radially outside the rotary housing 33. It is inserted and fixed at the tip of the rotary shaft 49, and communicates with an air vent (vacuum outlet) 51 formed on the side surface of the cylindrical portion through an elongated passage 50 formed at the center of the rotary shaft 49. In use, the component 52 is adsorbed to the tip of the adsorption nozzle 34 by sucking air from the air vent 51 using a vacuum pump or the like.

【0030】回転ハウジング33の中心に向かって延び
た回転シャフト49の基端部にはベベルギヤ53が固着
され、このギヤ53は、回転シャフト42に固着された
ベベルギヤ54と噛み合っている。従って、パルスモー
タ32によって駆動されるシャフト42の回転により、
ベベルギヤ54及び53と回転シャフト49を介して各
吸着ノズル34、35、36が回転する。
A bevel gear 53 is fixed to the base end portion of the rotary shaft 49 extending toward the center of the rotary housing 33, and this gear 53 meshes with a bevel gear 54 fixed to the rotary shaft 42. Therefore, by the rotation of the shaft 42 driven by the pulse motor 32,
The suction nozzles 34, 35 and 36 rotate via the bevel gears 54 and 53 and the rotating shaft 49.

【0031】回転ハウジング33の外側に延びた各円筒
部の先端は光拡散板60で覆われ、各吸着ノズル34、
35、36はこの光拡散板60を貫通している。光拡散
板60には、後述のようにノズルによる部品吸着状態の
検出に必要な照明装置から光が照射される。実施例で
は、部品吸着状態の検出のために必要な光が各吸着ノズ
ルに対して直角の方向から送られる。従って、光拡散板
60は、その一方の側面から入射した光を下方に向けて
拡散させ或は反射させるため、図5及び図6に拡大して
示すように、光拡散板60の周囲は、光源側を除いて、
反射膜61又は反射面62として形成される。
The tip of each cylindrical portion extending to the outside of the rotary housing 33 is covered with a light diffusion plate 60, and each suction nozzle 34,
Reference numerals 35 and 36 penetrate the light diffusion plate 60. The light diffusing plate 60 is irradiated with light from an illuminating device necessary for detecting a component suction state by a nozzle as described later. In the embodiment, the light necessary for detecting the component suction state is sent to each suction nozzle in a direction perpendicular to each other. Therefore, the light diffusing plate 60 diffuses or reflects the light incident from one side surface downward, and therefore, as shown in the enlarged view of FIGS. 5 and 6, the periphery of the light diffusing plate 60 is Except for the light source side
It is formed as the reflection film 61 or the reflection surface 62.

【0032】光拡散板60に光を当てる照明装置は、光
拡散板60側に開口を有するケーシング63と、図5に
示すようにケーシング63内に配置された複数個の光源
(この場合、3個の発光ダイオード)64と、ケーシン
グ63を固定した光学系ブロック65とで構成される。
The illuminating device which irradiates the light diffusion plate 60 with light includes a casing 63 having an opening on the side of the light diffusion plate 60 and a plurality of light sources (in this case, 3) arranged in the casing 63 as shown in FIG. Light emitting diode) 64 and an optical system block 65 to which the casing 63 is fixed.

【0033】光学系ブロック65は、L字形の角筒状の
ハウジングから成り、その下部先端側と角部には、それ
ぞれ内側に反射面を向けた平面鏡66及び67が配置さ
れている。光学系ブロック65の下部先端側の平面鏡6
6の上方に位置する部分は、円形の透明板68が装着さ
れ、光透過窓を形成している。一方、光学系ブロック6
5の上方に延びた部分の内部には望遠レンズ69が収納
されており、これとその上方に位置する接写リング70
及びCCD(電荷結合素子)カメラ71とで、部品吸着
状態を視覚的に検出する視覚装置を構成している。
The optical system block 65 is composed of an L-shaped rectangular tube-shaped housing, and plane mirrors 66 and 67 having reflecting surfaces facing inward are disposed at the lower tip end side and the corners thereof, respectively. The plane mirror 6 on the lower end side of the optical system block 65
A circular transparent plate 68 is attached to a portion located above 6 to form a light transmission window. On the other hand, the optical system block 6
A telephoto lens 69 is housed inside the part extending upward of 5, and a close-up ring 70 located above the telephoto lens 69.
Further, the CCD (charge coupled device) camera 71 constitutes a visual device for visually detecting the component adsorption state.

【0034】従って、照明装置の光源64から出た光
は、光拡散板60を透過し、ノズルの先端に吸着した部
品52を上方から均一に照らす。これをCCDカメラ7
1から見ると、部品52は2枚の平面鏡66及び67を
介して安定した像として捕えることができる。
Therefore, the light emitted from the light source 64 of the illuminating device passes through the light diffusing plate 60 and uniformly illuminates the component 52 adsorbed to the tip of the nozzle from above. CCD camera 7
From the perspective of 1, the component 52 can be captured as a stable image via the two plane mirrors 66 and 67.

【0035】光学系ブロック65は、Z軸ベース19の
下端部に固定したブロック支持部72に対しX軸方向に
摺動可能に取り付けられ、図4に示すエアシリンダ73
を含む駆動機構により移動する。光学系ブロック65の
位置は、エアシリンダ73の両端側に配置された一対の
位置検出器74(図4図にはそのうちの1つを示す)に
より検出される。なお、ブロック支持部72の上面には
緩衝器75が設置されている。
The optical system block 65 is slidably attached in the X-axis direction to the block support portion 72 fixed to the lower end of the Z-axis base 19, and the air cylinder 73 shown in FIG.
It is moved by a drive mechanism including. The position of the optical system block 65 is detected by a pair of position detectors 74 (one of which is shown in FIG. 4) arranged at both ends of the air cylinder 73. A shock absorber 75 is installed on the upper surface of the block support portion 72.

【0036】図7は、上記ヘッド部の1サイクル動作を
示す。順に説明すると、次の通りである。
FIG. 7 shows one cycle operation of the head section. It will be described in order as follows.

【0037】搭載ヘッド4は、図1のロボット5の作
動により、フィーダベース9上の部品取出し位置まで移
動し、所定の高さまで下降する。そして、テープフィー
ダ10により当該取出し位置へ送られた部品52に対し
て選択したノズルが、吸着位置すなわち図2図の吸着ノ
ズル(大)34の位置にない場合には、そのノズルが吸
着位置に来るまでハウジング33を回転し、その後バキ
ューム吸引によりノズルの先端に部品52を吸着する。
The mounting head 4 is moved to a component take-out position on the feeder base 9 by the operation of the robot 5 shown in FIG. 1, and is lowered to a predetermined height. If the nozzle selected for the component 52 sent to the take-out position by the tape feeder 10 is not at the suction position, that is, the position of the suction nozzle (large) 34 in FIG. 2, the nozzle is set to the suction position. The housing 33 is rotated until it comes, and then the component 52 is attracted to the tip of the nozzle by vacuum suction.

【0038】搭載ヘッド4が上昇し、所定の部品搭載
位置すなわちベルトコンベヤ7で運ばれたプリント基板
6上の位置に向かって移動する。この時、光学系ブロッ
ク65を図において左に移動(前進)させ、その先端部
をノズルに吸着された部品52の真下に位置付ける。
The mounting head 4 rises and moves toward a predetermined component mounting position, that is, a position on the printed circuit board 6 carried by the belt conveyor 7. At this time, the optical system block 65 is moved (advanced) to the left in the figure, and its tip is positioned directly below the component 52 sucked by the nozzle.

【0039】部品52を吸着したノズルを回転させて
部品を基板6上での搭載角度に設定する。ここで、部品
の姿勢すなわち部品の位置と傾きを計測する。この計測
は、CCDカメラ71で捕えた部品の像を画像処理装置
15に送って処理し、コントローラ14で判定すること
で達成される。
The nozzle that sucks the component 52 is rotated to set the mounting angle of the component on the substrate 6. Here, the posture of the component, that is, the position and inclination of the component are measured. This measurement is achieved by sending the image of the component captured by the CCD camera 71 to the image processing device 15 for processing, and making the determination by the controller 14.

【0040】計測の結果、補正を要するならば、光学
系ブロック65を右に移動(後退)させた後、搭載ヘッ
ド4それ自体をXY平面上で移動させ又は部品を吸着し
たノズルを回転させることにより、部品の搭載位置又は
傾きを修正する。
If correction is required as a result of the measurement, after moving (retracting) the optical system block 65 to the right, the mounting head 4 itself is moved on the XY plane or the nozzle that picks up the component is rotated. Thus, the mounting position or inclination of the component is corrected.

【0041】搭載ヘッド4が下降し、プリント基板6
上に部品を位置付けてノズルの吸引を止め、大気圧に開
放することにより、部品を基板上に搭載する。
The mounting head 4 descends and the printed circuit board 6
The component is mounted on the substrate by positioning the component on the top, stopping suction of the nozzle, and opening to atmospheric pressure.

【0042】搭載ヘッド4が上昇し、次の部品を搭載
する場合は、部品取出し位置まで移動する。
When the mounting head 4 moves up and the next component is to be mounted, it moves to the component pick-up position.

【0043】上記の動作の特徴は、部品を吸着したヘッ
ドが部品取出し位置から搭載位置へ部品を搬送する経路
上で、部品の画像計測及び補正動作(上記及びの動
作)を行なうことにより、実装時間の短縮化を図ってい
ることにある。
The feature of the above-mentioned operation is that the head which picks up the component carries out the image measurement and the correction operation (the above-mentioned operation and the operation) of the component on the path for transporting the component from the component take-out position to the mounting position. This is to shorten the time.

【0044】図8は、部品計測時の吸着ノズルと部品の
状態の例を示す。このように、吸着している部品の重心
位置(ΔX,ΔY)及び等価慣性楕円体の長軸の傾きΔ
θを計測することにより、補正に必要なデータが得られ
る。
FIG. 8 shows an example of the state of the suction nozzle and the component when measuring the component. Thus, the gravity center position (ΔX, ΔY) of the attracted component and the inclination Δ of the long axis of the equivalent inertial ellipsoid
By measuring θ, data necessary for correction can be obtained.

【0045】図9は、コントローラ14のハードウエア
構成を示す。
FIG. 9 shows the hardware configuration of the controller 14.

【0046】コントローラ14は、前述したモニタ用C
RT11及びキーボード12を接続し、更にCCDカメ
ラ71を接続した画像処理装置15と通信路RS232
Cを介して接続したパソコン80を主体とし、これに付
設したバス拡張ボード81に接続したバス拡張ボックス
82内のX軸及びY軸モータコントロール回路83、Z
軸モータコントロール回路84、θ軸モータコントロー
ル回路85、出力ボード86及び入力ボード87と、各
モータコントロール回路83、84、85からの出力信
号を受けて、各々対応するX軸モータ22、Y軸モータ
25、Z軸モータ20、θ軸パルスモータ32を駆動す
るX軸サーボアンプ88、Y軸サーボアンプ89、Z軸
サーボアンプ90及びθ軸パルスモータドライバ91
と、出力ボード86からの出力を受けてコンベヤモータ
92を駆動する信号に変換するインタフェース回路93
とを備えている。
The controller 14 is the above-mentioned monitor C.
The image processing device 15 and the communication path RS232 to which the RT 11 and the keyboard 12 are connected and the CCD camera 71 is further connected.
A PC 80 mainly connected via C, and an X-axis and Y-axis motor control circuit 83, Z in a bus expansion box 82 connected to a bus expansion board 81 attached thereto.
The axis motor control circuit 84, theta axis motor control circuit 85, the output board 86 and the input board 87, and the output signals from the respective motor control circuits 83, 84, 85, and the corresponding X axis motor 22, Y axis motor. 25, Z-axis motor 20, θ-axis pulse motor 32, X-axis servo amplifier 88, Y-axis servo amplifier 89, Z-axis servo amplifier 90 and θ-axis pulse motor driver 91.
And an interface circuit 93 that receives an output from the output board 86 and converts it into a signal for driving the conveyor motor 92.
It has and.

【0047】上記の出力ボード86には、その出力によ
り駆動されて前記位置決めシリンダ37を作動させるソ
レノイドバルブ94と、同様に出力ボード86からの出
力により駆動されて前記カメラシフト用のエアシリンダ
73(図2)を作動させるソレノイドバルブ95が接続
される。また、入力ボード87には、前記3つのノズル
34、35、36の位置を検出する3個のセンサ96
と、前記位置決めピン40(図4)の位置を検出するセ
ンサ97が接続される。
The output board 86 has a solenoid valve 94 which is driven by the output to operate the positioning cylinder 37, and the air cylinder 73 (for the camera shift) which is also driven by the output from the output board 86. A solenoid valve 95 for operating (FIG. 2) is connected. The input board 87 has three sensors 96 for detecting the positions of the three nozzles 34, 35, 36.
And a sensor 97 for detecting the position of the positioning pin 40 (FIG. 4) is connected.

【0048】このコントローラ14のパソコン80は、
モータの制御、シーケンス制御、プログラムの変更な
ど、表面実装機全体の制御を受け持つ。また、パソコン
80は、ホストコンピュータ98と通信回線を介して接
続し、或はフレキシブルディスク99等の媒体を介して
ホストコンピュータ98とデータ等の交換を行なうディ
スクユニット100を接続することもできる。
The personal computer 80 of the controller 14 is
Responsible for controlling the entire surface mounter such as motor control, sequence control, and program change. Further, the personal computer 80 may be connected to the host computer 98 via a communication line, or may be connected to the host computer 98 via a medium such as a flexible disk 99 and the disk unit 100 for exchanging data and the like.

【0049】パソコン80に接続したモータコントロー
ル回路83、84、85及び画像処理装置15は、それ
ぞれ独立した機能を持ち、サーボモータ3軸とパルスモ
ータの制御及び吸着した部品の姿勢算出を行なうこと
で、パソコン80の負荷軽減に寄与する。特に、画像処
理装置15は、視覚装置のCCDカメラ71からの情報
により、部品吸着装置に吸着された部品を計測する計測
装置を構成している。
The motor control circuits 83, 84, 85 and the image processing device 15 connected to the personal computer 80 have independent functions, and control the three axes of the servo motor and the pulse motor and calculate the attitude of the sucked parts. Contributes to reducing the load on the personal computer 80. In particular, the image processing device 15 constitutes a measuring device that measures the component sucked by the component suction device based on the information from the CCD camera 71 of the visual device.

【0050】モニタCRT11は、パソコン80の画面
表示と画像処理装置15のモニタ画面表示の両方に使用
できる。
The monitor CRT 11 can be used for both the screen display of the personal computer 80 and the monitor screen display of the image processing device 15.

【0051】実施例の表面実装機は、上記のような計測
及び補正動作を実現するために、ロボット5に対する基
板及びテープフィーダ10の位置関係を正確に求める必
要があり、その位置関係を求めるためにキャリブレーシ
ョン機能を備える。また、動作上の必要性の他に、メン
テナンスなどで位置関係がずれた場合にこの機能を利用
すると、部品位置データをその都度変更する必要がない
という利点もある。
In the surface mounter of the embodiment, in order to realize the measurement and correction operations as described above, it is necessary to accurately find the positional relationship between the substrate and the tape feeder 10 with respect to the robot 5, and to find the positional relationship. Equipped with a calibration function. In addition to the necessity of operation, if this function is used when the positional relationship is displaced due to maintenance or the like, there is also an advantage that it is not necessary to change the component position data each time.

【0052】以下、キャリブレーションについて詳細に
説明する。
The calibration will be described in detail below.

【0053】1.初めに、座標系を次のように定義する
(図10参照)。
1. First, the coordinate system is defined as follows (see FIG. 10).

【0054】“Base”(基準座標):ロボット5の動作
座標と同一とする。動作座標におけるノズルの先端を原
点とし、ロボット5のX軸、Y軸方向にそれぞれの座標
軸をとる。
"Base" (reference coordinates): Same as the motion coordinates of the robot 5. With the tip of the nozzle in the operating coordinates as the origin, the coordinate axes are set in the X-axis and Y-axis directions of the robot 5.

【0055】“Plate ”(位置決めされた基板の座
標):基板の基準となる角(かど)を原点とし、基板の
X軸、Y軸方向にそれぞれの座標軸をとる。
"Plate" (coordinates of a positioned substrate): An angle (corner) serving as a reference of the substrate is set as an origin, and respective coordinate axes are taken in the X-axis and Y-axis directions of the substrate.

【0056】“Feed1”(前側フィ−ダベース9aの座
標):前側フィ−ダベース9aの取り出し位置を原点と
して、前側テープフィーダ10aの取り出し位置方向を
X軸とした座標系。
"Feed 1" (coordinates of the front feeder base 9a): A coordinate system in which the take-out position of the front feeder base 9a is the origin and the take-out position direction of the front tape feeder 10a is the X axis.

【0057】“Feed2”(後側フィーダベース9bの座
標):後側フィ−ダベース9bの取り出し位置を原点と
して、後側テープフィーダ10bの取り出し位置方向を
X軸とした座標系。
"Feed2" (coordinates of the rear feeder base 9b): A coordinate system in which the take-out position of the rear feeder base 9b is the origin and the take-out position direction of the rear tape feeder 10b is the X axis.

【0058】“Nozzle”(吸着ノズルの座標系):ノズ
ル中心を原点とし、基準座標系に平行に座標軸をとる。
この座標系はロボットの先端に固定され、ロボットと共
に動く。また、ノズルは3種類(大中小)あるが、その
うちの1つ(例えば、大ノズル34)をこの座標の基準
とする。また、部品装着位置補正用カメラ画面の座標も
同一にとる。
"Nozzle" (coordinate system of suction nozzle): The center of the nozzle is the origin, and the coordinate axis is parallel to the reference coordinate system.
This coordinate system is fixed at the tip of the robot and moves with it. There are three types of nozzles (large, medium, and small), and one of them (for example, the large nozzle 34) is used as the reference for this coordinate. The coordinates of the component mounting position correcting camera screen are also set to be the same.

【0059】ここで、基準座標“Base”から各座標への
同次変換行列をそれぞれ TPlate ,TFeed1 ,TFeed2 ,TNozzleとする。
Here, the homogenous transformation matrix from the reference coordinate "Base" to each coordinate is T Plate , T Feed1 , T Feed2 , and T Nozzle , respectively.

【0060】各座標は高さ及び方向の情報がなく、同一
平面上にあると考えてよいので、同次変換行列は、
Since each coordinate has no information of height and direction and can be considered to be on the same plane, the homogeneous transformation matrix is

【0061】[0061]

【数1】 [Equation 1]

【0062】と表現される。ここで、θは基準座標に対
する現在の座標の傾き、(a,b)は基準座標中での現
在の座標の原点の位置である。
It is expressed as Here, θ is the inclination of the current coordinate with respect to the reference coordinate, and (a, b) is the position of the origin of the current coordinate in the reference coordinate.

【0063】なお、上記のような同次変換行列Tで表わ
される座標系中の1点(x1,1 )と基準座標中での座
標値(x0、0 )との関係は、次のように表わされる。
The relationship between one point (x 1, y 1 ) in the coordinate system represented by the above-mentioned homogeneous transformation matrix T and the coordinate value (x 0, y 0 ) in the reference coordinates is as follows. It is expressed as follows.

【0064】[0064]

【数2】 [Equation 2]

【0065】キャリブレーションは、各同次変換行列T
Plate 、TFeed1 、TFeed2 及び各ノズル間のオフセッ
トを求めることである。
The calibration is performed by each homogeneous transformation matrix T
To find the offset between Plate , T Feed1 , T Feed2 and each nozzle.

【0066】2.ノズルオフセット 大ノズル34を座標の基準としたとき、このノズル34
に対する中ノズル35及び小ノズル36のオフセット量
は、次の手順で求められる。
2. When the nozzle offset large nozzle 34 is used as a coordinate reference, this nozzle 34
The offset amounts of the middle nozzle 35 and the small nozzle 36 with respect to are calculated by the following procedure.

【0067】(1)大ノズル34の中心にカメラ画面の
原点をセットする。このとき、ノズルの先端が回転中心
にない場合には、回転角度によって先端の位置が変化す
る。このため、ノズルを回転させながら、何回か位置を
計測し、その中心位置を原点とする。例えば図11に示
すように、ノズルを 120°ずつ回転して計測したときの
重心位置をベクトル 1 2 3 で表わすと、ノズ
ルの回転中心位置 0は次のように表わされる。
(1) The origin of the camera screen is set at the center of the large nozzle 34. At this time, if the tip of the nozzle is not at the center of rotation, the position of the tip changes depending on the rotation angle. Therefore, while rotating the nozzle, the position is measured several times, and the center position is set as the origin. For example, as shown in FIG. 11, when the position of the center of gravity when the nozzle is rotated by 120 ° and measured is represented by vectors x 1 , x 2 , and x 3 , the rotation center position x 0 of the nozzle is represented as follows. .

【0068】[0068]

【数3】 [Equation 3]

【0069】(2)(1)で設定した原点位置に対し
て、中ノズル及び小ノズルのオフセット量を画像によっ
て計測し、記憶する。このときも、各ノズルを回転させ
ながら何回か計測し、その中心をとる。
(2) With respect to the origin position set in (1), the offset amounts of the middle nozzle and the small nozzle are measured by an image and stored. Also at this time, the measurement is performed several times while rotating each nozzle, and the center is taken.

【0070】3.基板座標のキャリブレーション ここでは、TPlate を求める方法について説明する。3. Calibration of Substrate Coordinates Here, a method of obtaining T Plate will be described.

【0071】TPlate は部品装着位置を計算する基準と
なる座標であるから、キャリブレーション用の基準基板
と視覚装置を用いて正確なキャリブレーションを行う。
Since T Plate is a coordinate serving as a reference for calculating the component mounting position, accurate calibration is performed using a reference substrate for calibration and a visual device.

【0072】TPlate は、基準基板上の位置が正確にわ
かっている点の基準座標での座標値から求めることがで
きる。
T Plate can be obtained from the coordinate value of the point whose position on the reference substrate is accurately known in the reference coordinates.

【0073】(1)基準基板 基準基板は、プリント基板と同じ大きさに形成し、2箇
所以上の既知の位置に穴を開けておく。穴には、チップ
と同程度の大きさの基準チップが挿入できるようにして
おく。基準基板は、予め穴に基準チップをさし、表面実
装機のベルトコンベヤで流して所定の位置に位置決めし
ておく。
(1) Reference Board The reference board is formed to have the same size as the printed board, and holes are made at two or more known positions. A reference chip having the same size as the chip can be inserted into the hole. The reference substrate is prepared by inserting a reference chip in a hole in advance and flowing it by a belt conveyor of a surface mounter to position it at a predetermined position.

【0074】例えば図12に示すように、基準チップ1
01と、それを搭載する穴103の位置(この場合、3
箇所)が正確に決められた基準基板102とを用意す
る。基板の座標内における穴103の位置(xpi
pi)[i=1,・・・ ,n(穴の数)]は予めわかって
いる。
For example, as shown in FIG. 12, the reference chip 1
01 and the position of the hole 103 for mounting it (in this case, 3
A reference substrate 102 whose position) is accurately determined is prepared. The position of the hole 103 in the coordinates of the substrate (x pi ,
y pi ) [i = 1, ..., N (number of holes)] is known in advance.

【0075】(2)視覚計測 ロボット5をマニュアルで動かし、上記の穴103の上
方位置付近にノズルがくるようにする。次に、ノズルを
下降させて基準チップ101を吸着した後、カメラ71
を含む視覚装置で基準チップ101の重心(中心)位置
を計測する。基準座標での穴103の座標値は、視覚装
置の原点位置(ロボットの座標値)に視覚装置による計
測位置を加えることによって求められる。
(2) The visual measurement robot 5 is manually moved so that the nozzle comes near the position above the hole 103. Next, after lowering the nozzle to adsorb the reference chip 101, the camera 71
The center of gravity (center) position of the reference chip 101 is measured with a visual device including. The coordinate value of the hole 103 in the reference coordinates is obtained by adding the measurement position of the visual device to the origin position of the visual device (coordinate value of the robot).

【0076】ここで、基板座標中でのi番目の穴の位置
を示すベクトルを
Here, a vector indicating the position of the i-th hole in the board coordinates is

【0077】[0077]

【数4】 [Equation 4]

【0078】とし、吸着した基準チップ101を視覚装
置で計測したときの計測位置のベクトルを i 、計測し
たときの表面実装動作軸の座標系における視覚装置の原
点位置ベクトルを i とすると、表面実装動作軸の座標
系における基準チップ101の位置(穴103の位置)
i は、
Let v i be the vector of the measurement position when the sucked reference chip 101 is measured by the visual device, and w i be the origin position vector of the visual device in the coordinate system of the surface mounting operation axis at the time of measurement. Position of the reference chip 101 (position of the hole 103) in the coordinate system of the surface mount operation axis
s i is

【0079】[0079]

【数5】 i i i …(5) となる。 i は動作軸の座標値を読むことによってわか
り、 i は計測値であるから、計測時に i を計算して
求めることができる。
S i = w i + v i (5) w i can be found by reading the coordinate value of the motion axis, and v i is a measured value, so it can be obtained by calculating s i at the time of measurement.

【0080】また、 i i の関係は、The relationship between s i and u i is

【0081】[0081]

【数6】 i =TPlate i …(6) と表わされる。但し、## EQU6 ## s i = T Plate u i (6) However,

【0082】[0082]

【数7】 [Equation 7]

【0083】であるから、Therefore,

【0084】[0084]

【数8】 [Equation 8]

【0085】とすると、Then,

【0086】[0086]

【数9】xri=xpi cosθ−ypi sinθ+a …
(9) yri=xpi sinθ+ypi cosθ+b …(10)となる。
[ Mathematical formula-see original document ] x ri = x pi cos θ−y pi sin θ + a ...
(9) y ri = x pi sin θ + y pi cos θ + b (10)

【0087】ところが、実際に計測した値には誤差が含
まれているので、必ずしも上記の関係が満たされるとは
限らない。そこで、計測した i i から最小2乗法
によってTPlate を求めることにする。すなわち、各計
測における誤差を
However, since the actually measured value includes an error, the above relationship is not always satisfied. Therefore, T Plate is determined from the measured v i and s i by the method of least squares. That is, the error in each measurement

【0088】[0088]

【数10】 exi=xri−xpi cosθ+ypi sinθ−a …(11) eyi=yri−xpi sinθ−ypi cosθ−b …(12) とし、[ Equation 10] e xi = x ri −x pi cos θ + y pi sin θ−a (11) ey i = y ri −x pi sin θ−y pi cos θ−b (12)

【0089】[0089]

【数11】 [Equation 11]

【0090】を最小にするθ,a,bを求める。The values of θ, a and b that minimize are obtained.

【0091】そこで、SE をa,b,θで偏微分する
と、
Therefore, when S E is partially differentiated by a, b and θ,

【0092】[0092]

【数12】 [Equation 12]

【0093】となり、これらの値を0と置いたとき最小
値が得られる。
When these values are set to 0, the minimum value is obtained.

【0094】[0094]

【数13】 [Equation 13]

【0095】上記3式(17)、(18)、(19)よりFrom the above three expressions (17), (18) and (19)

【0096】[0096]

【数14】 [Equation 14]

【0097】ここで、θ=θ0 +Δθ(θ0 は設計上の
角度、Δθは誤差)とし、Δθ≪1とすると、 cosΔθ
≒1, sinΔθ≒Δθであるから、
Here, if θ = θ 0 + Δθ (θ 0 is a design angle and Δθ is an error), and Δθ << 1, then cos Δθ
≈ 1, sin Δθ ≈ Δθ, so

【0098】[0098]

【数15】 [Equation 15]

【0099】また、In addition,

【0100】[0100]

【数16】 [Equation 16]

【0101】図13は、上記の基板座標のキャリブレー
ション動作をフローチャートで表わしたものである。
FIG. 13 is a flowchart showing the above-described board coordinate calibration operation.

【0102】初めに、基板の座標内における穴の番号i
を1にセットし(ステップ1)、基準基板を所定の位置
に位置決めする(ステップ2)。
First, the hole number i in the coordinates of the substrate
Is set to 1 (step 1), and the reference substrate is positioned at a predetermined position (step 2).

【0103】次に、ロボット5をマニュアル操作で動か
して、i番目の穴に入れた基準チップの上方位置付近に
ノズルをセットする(ステップ3)。ここで、ロボット
5の座標値(カメラ71の原点位置) i を読み取って
記憶しておく(ステップ4)。
Next, the robot 5 is manually operated to set the nozzle near the position above the reference chip placed in the i-th hole (step 3). Here, the coordinate value (the origin position of the camera 71) w i of the robot 5 is read and stored (step 4).

【0104】次にz軸下降、すなわちノズルを下降させ
(ステップ5)、基準チップを吸着し(ステップ6)、
z軸上昇(ステップ7)後、カメラを前進させて(ステ
ップ8)、基準チップの重心(中心)位置 i を計測し
て記憶する(ステップ9)。その後、カメラを後退させ
(ステップ10)、吸着を解除し(ステップ11)、基
準座標での穴の座標値 i i i を計算する(ス
テップ12)。
Next, the z-axis is lowered, that is, the nozzle is lowered (step 5), and the reference chip is sucked (step 6).
After the z-axis is raised (step 7), the camera is moved forward (step 8), and the center of gravity (center) position v i of the reference chip is measured and stored (step 9). After that, the camera is retracted (step 10), the suction is released (step 11), and the coordinate value s i = w i + v i of the hole at the reference coordinates is calculated (step 12).

【0105】次にiを1つ増やし(ステップ13)、i
が穴の数nを越えたか否かを判定する(ステップ1
4)。その結果、“No”ならばステップ3以下の動作
を繰り返し、“Yes”ならば、式(22)〜(24)にてΔθ
からθ、a及びbを計算して記憶する(ステップ1
5)。
Next, i is incremented by 1 (step 13), i
Determines whether the number of holes exceeds n (step 1
4). As a result, if “No”, the operations from step 3 onward are repeated, and if “Yes”, Δθ in the equations (22) to (24).
Θ and a and b are calculated and stored (step 1
5).

【0106】かくして、基準座標から基板座標への同次
変換行列TPlate が求められ、基板座標のキャリブレー
ションが達成される。
Thus, the homogeneous transformation matrix T Plate from the reference coordinates to the substrate coordinates is obtained, and the calibration of the substrate coordinates is achieved.

【0107】4.フィーダベース座標のキャリブレーシ
ョン フィーダ用ベースの座標については、実際に使用するフ
ィーダ(テープフィーダ等)をベースに固定し、実際の
チップ部品を吸着して計測することにより、上記の基準
座標の場合と同様の方法でキャリブレーションを行う。
4. Calibration of the feeder base coordinates Regarding the coordinates of the feeder base, fix the actually used feeder (tape feeder, etc.) to the base, and pick up the actual chip components to measure the coordinates of the base coordinates above. Perform calibration in the same way.

【0108】[0108]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、表面実
装機における回路基板などの座標位置関係を求めるため
に基準となる基板及び部品を用意し、基準基板上の所定
の位置に装着した適着の個数の基準部品に対して吸着及
び姿勢計測を行って、その計測結果から前記部品位置決
め装置の座標系と回路基板などの座標系との関係を求め
るようにしたので、キャリブレーションが正確に行われ
ることに加えて、キャリブレーションのために基準とな
る基板及び部品の他には特別の装置を必要とせず、表面
実装機の使用者が容易にキャリブレーション作業を実施
できるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, a reference board and parts are prepared for obtaining the coordinate positional relationship of a circuit board or the like in a surface mounter, and mounted on a predetermined position on the reference board. Adhesion and posture measurement were performed on a suitable number of standard components, and the relationship between the coordinate system of the component positioning device and the coordinate system of the circuit board was determined from the measurement results. In addition to being accurate, there is no need for special equipment other than the standard board and parts for calibration, and the effect that the user of the surface mounter can easily carry out calibration work. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の表面実装機を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a surface mounter according to an embodiment of the present invention.

【図2】部品搭載ヘッド部とその周辺部の構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a component mounting head portion and its peripheral portion.

【図3】部品搭載ヘッド部の部分断面平面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional plan view of a component mounting head section.

【図4】部品搭載ヘッド部の内部とその周辺部の構造を
示す部分的縦断面図。
FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view showing the structure of the inside of the component mounting head and its peripheral portion.

【図5】ヘッド先端部の縦断面図。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a head tip portion.

【図6】図5の線VI−VIに沿う一部断面底面図。6 is a partial cross-sectional bottom view taken along the line VI-VI in FIG.

【図7】部品搭載ヘッド部の動作説明図。FIG. 7 is an operation explanatory view of a component mounting head unit.

【図8】部品計測時の吸着ノズルと部品の状態の例を示
す図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a state of a suction nozzle and a component during component measurement.

【図9】コントローラのハードウエア構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 9 is a block diagram showing a hardware configuration of a controller.

【図10】実施例のキャリブレーションのための座標系
を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a coordinate system for calibration of an example.

【図11】ノズルを 120°ずつ回転して計測したときの
重心位置 1 2 3 とノズルの回転中心位置 0
を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing the center of gravity x 1 , x 2 , x 3 and the center of rotation x 0 of the nozzle when the nozzle is rotated by 120 ° and measured.
FIG.

【図12】キャリブレーション用の基準チップと基準基
板を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a reference chip and a reference substrate for calibration.

【図13】基板座標のキャリブレーションを行う手順を
示すフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing a procedure for performing board coordinate calibration.

【図14】プリント基板に対する部品実装方式のうちの
ピン挿入方式を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a pin insertion method of component mounting methods on a printed circuit board.

【図15】プリント基板に対する部品実装方式のうちの
表面実装方式を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a surface mounting method of component mounting methods on a printed circuit board.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…表面実装機、2…キャビネット、3…台板、4…搭
載ヘッド、5…ロボット、6…プリント基板、7…ベル
トコンベヤ、8…テープカートリッジ、9a,9b…フ
ィーダベース、10a,10b…テープフィーダ、11
…CRT、12…キーボード、13…操作パネル、14
…コントローラ、15…画像処理装置、16…Z軸スラ
イドブロック、17…X軸アーム、18…Y軸アーム、
19…Z軸ベース、20…Z軸モータ、21,23,2
6…ボールねじ機構、22…X軸モータ、24…ガイド
部材、25…Y軸モータ、30…ヘッドベース、31…
ノズルインデックス機構、32…パルスモータ、33…
ハウジング、34,35,36…吸着ノズル、37…位
置決め用シリンダ、40…位置決めピン、41…回転
板、42…回転シャフト、43,44…ベルト車、4
6,47,48…孔、51…空気抜き口、52…部品、
53,54…ベベルギヤ、60…光拡散板、63…ケー
シング、64…光源、65…光学系ブロック、66,6
7…平面鏡、68…窓、71…CCDカメラ、73…エ
アシリンダ、80・・・・パソコン、83,84、85…モ
ータコントロール回路、88,89,90…サーボアン
プ、91…パルスモータドライバ、94,95…ソレノ
イドバルブ、96,97…位置センサ、101…基準チ
ップ、102…基準基板、103…穴。
1 ... Surface mounter, 2 ... Cabinet, 3 ... Base plate, 4 ... Mounting head, 5 ... Robot, 6 ... Printed circuit board, 7 ... Belt conveyor, 8 ... Tape cartridge, 9a, 9b ... Feeder base, 10a, 10b ... Tape feeder, 11
… CRT, 12… Keyboard, 13… Operation panel, 14
... controller, 15 ... image processing device, 16 ... Z-axis slide block, 17 ... X-axis arm, 18 ... Y-axis arm,
19 ... Z-axis base, 20 ... Z-axis motor 21, 23, 2
6 ... Ball screw mechanism, 22 ... X-axis motor, 24 ... Guide member, 25 ... Y-axis motor, 30 ... Head base, 31 ...
Nozzle index mechanism, 32 ... Pulse motor, 33 ...
Housing, 34, 35, 36 ... Suction nozzle, 37 ... Positioning cylinder, 40 ... Positioning pin, 41 ... Rotating plate, 42 ... Rotating shaft, 43, 44 ... Belt wheel, 4
6, 47, 48 ... Hole, 51 ... Air vent, 52 ... Parts,
53, 54 ... Bevel gear, 60 ... Light diffusion plate, 63 ... Casing, 64 ... Light source, 65 ... Optical system block, 66, 6
7 ... Planar mirror, 68 ... Window, 71 ... CCD camera, 73 ... Air cylinder, 80 ... Personal computer, 83, 84, 85 ... Motor control circuit, 88, 89, 90 ... Servo amplifier, 91 ... Pulse motor driver, 94, 95 ... Solenoid valve, 96, 97 ... Position sensor, 101 ... Reference chip, 102 ... Reference substrate, 103 ... Hole.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回路基板上に装着すべき部品を所定の取り
出し位置に送り込む部品供給装置と、前記取り出し位置
にある部品を吸着する部品吸着装置と、該部品吸着装置
に吸着された部品を計測する計測装置と、前記部品吸着
装置を前記回路基板上に移動させ、前記吸着部品を前記
回路基板上の搭載位置に装着する部品位置決め装置とを
備えた表面実装機において、 前記部品位置決め装置に対する前記回路基板、部品供給
装置又は部品吸着装置の位置関係を求めるために基準と
なる基板及び部品を用意し、当該基準基板上の所定の位
置に装着した基準部品の上に前記部品吸着装置を移動さ
せて該基準部品を吸着し、該基準部品の位置を前記計測
装置で計測し、この計測結果から前記部品位置決め装置
の座標系における前記基準部品の位置を計算する動作
を、前記基準基板上に装着した適宜の数の基準部品につ
いて行うことにより、前記部品位置決め装置の座標系と
前記回路基板、部品供給装置又は部品吸着装置の座標系
との関係を求めることを特徴とするキャリブレーション
方法。
1. A component supply device for feeding a component to be mounted on a circuit board to a predetermined take-out position, a component suction device for sucking a component at the take-out position, and a component sucked by the component suction device. In a surface mounter including a measuring device for moving the component suction device onto the circuit board and mounting the suction component at a mounting position on the circuit board, Prepare a reference board and components to determine the positional relationship between the circuit board, component supply device, or component suction device, and move the component suction device onto the reference component mounted at a predetermined position on the reference substrate. Suck the reference component, measure the position of the reference component with the measuring device, and calculate the position of the reference component in the coordinate system of the component positioning device from the measurement result. Performing the operation for a proper number of reference parts mounted on the reference board to obtain the relationship between the coordinate system of the component positioning device and the coordinate system of the circuit board, the component supply device, or the component suction device. Calibration method characterized by.
【請求項2】前記部品位置決め装置の座標系を基準座標
とし、該基準座標系における前記基準部品の位置と、前
記基準基板の座標系における前記基準部品の装着位置と
を求め、それらの値に基づいて前記基準座標系から前記
基準基板の座標系への変換行列を得ることを特徴とする
請求項1記載の表面実装機におけるキャリブレーション
方法。
2. A coordinate system of the component positioning device is used as a reference coordinate, and a position of the reference component in the reference coordinate system and a mounting position of the reference component in the coordinate system of the reference board are obtained, and those values are set to those values. The calibration method in a surface mounter according to claim 1, wherein a conversion matrix from the reference coordinate system to the coordinate system of the reference substrate is obtained based on the calibration matrix.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368492A (en) * 2001-06-06 2002-12-20 Fuji Mach Mfg Co Ltd Electric component mounting method and electric component mounting system
JP2005201736A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Yamaha Motor Co Ltd Eccentricity error measuring method, component conveying method, component conveying device, surface mounter and component testing device
CN1318820C (en) * 2003-03-20 2007-05-30 重机公司 Correcting method for electronic part mounting device and device for using said method
JP2015066603A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 キヤノン株式会社 Robot calibration apparatus and robot calibration method, and robot apparatus and robot apparatus control method
CN115038328A (en) * 2022-06-24 2022-09-09 东莞市南部佳永电子有限公司 Calibration method of component inserter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61256692A (en) * 1985-05-09 1986-11-14 松下電器産業株式会社 Electronic component mounting apparatus
JPS62290513A (en) * 1986-06-11 1987-12-17 Japan Steel Works Ltd:The Control of process in injection molder
JPS62291513A (en) * 1986-06-11 1987-12-18 Shinko Electric Co Ltd Distance measurement by light-intercepting method
JPS6340802A (en) * 1986-08-06 1988-02-22 Nissan Motor Co Ltd Coordinate conversion
JPH022896U (en) * 1988-06-17 1990-01-10

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61256692A (en) * 1985-05-09 1986-11-14 松下電器産業株式会社 Electronic component mounting apparatus
JPS62290513A (en) * 1986-06-11 1987-12-17 Japan Steel Works Ltd:The Control of process in injection molder
JPS62291513A (en) * 1986-06-11 1987-12-18 Shinko Electric Co Ltd Distance measurement by light-intercepting method
JPS6340802A (en) * 1986-08-06 1988-02-22 Nissan Motor Co Ltd Coordinate conversion
JPH022896U (en) * 1988-06-17 1990-01-10

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368492A (en) * 2001-06-06 2002-12-20 Fuji Mach Mfg Co Ltd Electric component mounting method and electric component mounting system
CN1318820C (en) * 2003-03-20 2007-05-30 重机公司 Correcting method for electronic part mounting device and device for using said method
JP2005201736A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Yamaha Motor Co Ltd Eccentricity error measuring method, component conveying method, component conveying device, surface mounter and component testing device
JP2015066603A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 キヤノン株式会社 Robot calibration apparatus and robot calibration method, and robot apparatus and robot apparatus control method
CN115038328A (en) * 2022-06-24 2022-09-09 东莞市南部佳永电子有限公司 Calibration method of component inserter
CN115038328B (en) * 2022-06-24 2023-09-08 东莞市南部佳永电子有限公司 Calibration method of component inserter

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