JPH0655417A - 非接触部品位置決め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路基板などに電子部品を実装するに際し
て、機械的手段を用いることなく、簡単な構成で高いス
ペース効率を維持しながら、非接触のセンサーを使用し
て電子部品の位置決めを行う。 【構成】 レーザーダイオードを含む発光部を縦形に設
置し、レーザーダイオードから発せられたレーザー光を
コリメータレンズで平行光とした後、ミラーで直角方向
に全反射させて電子部品に照射し、電子部品で遮られな
かったレーザー光を発光部とは分離して縦形に設置され
た受光部で検出し、電子部品を画像認識して、電子部品
の位置のずれ若しくは傾きを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の実装装置な
どに電子部品を実装するに際して、機械的手段を用い
ず、非接触のセンサーを使用して電子部品の位置決めを
行う非接触部品位置決め方法及び装置に係り、特に、レ
ーザーダイオード等のレーザー光源から発せられたレー
ザー光をコリメータレンズで平行光とした後、ミラーで
直角方向に全反射させて電子部品に照射し、該電子部品
で遮られなかったレーザー光を、発光部と分離して縦形
に設置された受光部で検出して電子部品を認識し、電子
部品の位置のずれ若しくは傾きを検出することにより、
簡単な構成でスペース効率を向上させた非接触部品位置
決め方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回路基板などに電子部品を実装す
るに際して電子部品の位置決めを行う場合、ＣＣＤカメ
ラを用いて画像処理により電子部品の位置決めを行って
いた。

【０００３】また、レーザーダイオードから発せられた
レーザー光をコリメータレンズで平行光として電子部品
に照射し、該電子部品で遮られなかったレーザー光を受
光部で検出して電子部品を画像認識し、電子部品の位置
のずれ若しくは傾きを検出するような、発光部と受光部
が一体となった非接触部品位置決め装置も本発明者らは
試みていた。

【０００４】一方、図６は、例えば米国特許公報４，６
１５，０９３号で開示されている従来の非接触部品位置
決め装置である。この図において、１０は、位置決めす
べき電子部品、１２は、電子部品１０を先端に吸着して
保持する吸着ノズル、１４は、レーザー光を発するレー
ザーダイオード、１６はコリメーターレンズ、１８はス
リット、２０は、電荷結合素子（Ｃarge Ｃoupled Ｄ
evice ）を有するレーザー光検出素子としてのＬinear
Ｃarge Ｃoupled Ｄevice Ａrray（以下、単に「リニ
アＣＣＤアレイ」と称する）である。

【０００５】このような構成からなる従来の非接触部品
位置決め装置において、レーザーダイオード１４から発
せられたレーザー光は、コリメータレンズ１６によって
平行光とされ、その後、平行光の状態で、電子部品１０
方向に照射される。このような平行光のうち、電子部品
１０に遮られなかったレーザ光がリニアＣＣＤアレイ２
０に到達して検出される。

【０００６】即ち、レーザーダイオード１４から発せら
れコリメータレンズ１６で平行光とされて電子部品１０
方向に照射されたレーザー光のうち、電子部品１０に遮
られたレーザー光の部分はリニアＣＣＤアレイ２０に到
達できず、その結果、リニアＣＣＤアレイ２０に到達し
たレーザー光との相対的な関係から、電子部品１０の影
として認識される。そして、この影の長さなどから電子
部品１０のずれや傾きが検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来例においては、ＣＣＤカメラを用いて画像処
理により電子部品の位置決めを行う場合、電子部品の実
装速度を増大させるには、可動部であるヘッド部にＣＣ
Ｄカメラを装着する必要があった。この場合、光学系を
有するＣＣＤカメラなどを高速駆動や高速振動するヘッ
ド部に装着すると、ＣＣＤカメラなどの出力データの信
頼性が低下するという問題があった。

【０００８】更に、この場合は、ミラー機構なども必要
となり、構造が複雑でコストも高くなるという問題もあ
った。

【０００９】一方、図６のような構成の非接触部品位置
決め装置の場合、レーザーダイオード及びコリメータレ
ンズを有する発光部とリニアＣＣＤアレイを有する受光
部とからなるヘッドユニットのサイズが大となる不都合
があった。特に、複数の電子部品を同時に位置決めする
ため、複数のヘッドユニットを同時に装着したとき、ヘ
ッドユニット全体のサイズが非常に大となって極めて不
都合になるという問題があった。

【００１０】本発明は、かかる状況に鑑み、上述のよう
な従来例の問題などを解消せんとして成されたものであ
り、回路基板などに電子部品を実装するに際して、機械
的手段を用いることなく、簡単な構成で高いスペース効
率を維持しながら、非接触のセンサーを使用して電子部
品の位置決めを行う非接触部品位置決め方法及び装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を達成するための手段】本発明は、レーザー光
源、コリメータレンズ、及びミラーを有する発光部を縦
形に設置し、レーザー光源から発せられたレーザー光を
コリメータレンズで平行光とした後、ミラーで直角方向
に全反射させて電子部品に照射し、電子部品で遮られな
かったレーザー光を、発光部とは分離して縦形に設置さ
れた受光部で検出して電子部品を認識し、電子部品の位
置のずれ若しくは傾きを検出することにより、前記課題
を解決したものである。

【００１２】又、本発明は、非接触部品位置決め装置に
おいて、レーザー光源、コリメータレンズ、及びミラー
を有し、縦形に設置された発光部と、電子部品を先端に
吸引して保持する吸着ノズルと、リニア受光センサを有
し、受光部とは分離して縦形に設置されると共に、発光
部から照射され電子部品で遮られなかったレーザー光が
到達して検出される受光部とを設け、レーザー光源から
発せられたレーザー光をコリメータレンズで平行光とし
た後、ミラーで直角方向に全反射させて電子部品に照射
し、該電子部品で遮られなかったレーザー光を受光部で
検出して電子部品を認識し、電子部品の位置のずれ若し
くは傾きを検出することにより、前記課題を解決したも
のである。

【００１３】同様にして、本発明は、非接触部品位置決
め装置において、レーザー光源、コリメータレンズ、及
びミラーを有し、縦形に設置された発光部と、第１電子
部品を先端に吸引して保持する第１吸着ノズルと、リニ
ア受光センサを有し、受光部とは分離して縦形に設置さ
れると共に、発光部から照射され第１電子部品で遮られ
なかったレーザー光が到達して検出される第１受光部
と、第２電子部品を先端に吸引して保持する第２吸着ノ
ズルと、リニア受光センサを有し、受光部とは分離して
縦形に設置されると共に、発光部から照射され第２電子
部品で遮られなかったレーザー光が到達して検出される
第２受光部とを設け、レーザー光源から発せられたレー
ザー光をコリメータレンズで平行光とした後、ミラーで
直角の両方向に全反射させて第１及び第２電子部品に照
射し、該第１電子部品で遮られなかったレーザー光を第
１受光部で検出すると共に、第２電子部品で遮られなか
ったレーザー光を第２受光部で検出して第１及び第２の
電子部品をそれぞれ認識し、第１及び第２の電子部品の
位置のずれ若しくは傾きを検出することにより、前記課
題を解決したものである。

【００１４】

【作用】本発明は、次のように作用する。

【００１５】即ち、レーザーダイオード等のレーザー光
源から発せられたレーザー光がコリメータレンズによっ
て平行光とされ、その後、ミラーで直角方向に全反射さ
れる。このような平行光の状態で、電子部品方向に照射
されたレーザー光のうち、電子部品に遮られたレーザー
光の部分はリニアＣＣＤアレイ等のリニア受光センサに
到達できず、その結果、リニア受光センサに到達したレ
ーザー光との相対的な関係から電子部品の影として画像
認識される。

【００１６】その後、吸着ノズルを（９０°＋α）だけ
回転させ、電子部品の上記影が最小となる位置を捜す。
即ち、（９０°＋α）のα値を変化させるように吸着ノ
ズルを回転させ、電子部品の上記影が最小となる位置を
捜す。このような電子部品の影が最小となる位置におい
ては、電子部品の回転誤差が零となる。

【００１７】また、このときのリニア受光センサにおけ
る上記影以外の左右の長さの差、即ち、リニア受光セン
サに到達したレーザー光の水平方向における左側の長さ
と右側の長さの差は、電子部品が設置される本来の位置
からの水平方向すなわちＸＹ方向のずれ量となってい
る。

【００１８】従って、リニア受光センサに到達したレー
ザー光の水平方向における左側の長さと右側の長さの差
から、電子部品のずれや傾きを認識できる。即ち、吸着
ノズルの軸に対する電子部品の水平方向のずれや該軸の
基準角度と電子部品の位置を示す角度との差を認識でき
る。

【００１９】また、実装装置のメモリなどに予め記憶さ
れている吸着ノズルの中心位置情報を用いることによ
り、電子部品のＸＹ軸の動き、即ち、吸着ノズルの軸に
対する電子部品の水平方向のずれを補正することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の第１実施例の構成説明図
であり、図中、１０は位置決めすべき電子部品、１２
は、電子部品１０を先端に吸着して保持する吸着ノズ
ル、１４は、レーザー光を発するレーザーダイオード、
１６はコリメーターレンズ、２０はリニアＣＣＤアレ
イ、２２はミラー、２４は、縦形に設置された発光部、
２６は、発光部２４と明確に分離して縦形に設置された
受光部である。

【００２２】このような構成からなる本発明の実施例に
おいて、最初、図１から電子部品１０を除去すると共
に、吸着ノズル１２を回転させて先端部を降下させた状
態で、吸着ノズル１２の中心位置を検出し、図示しない
実装装置のメモリなどに記憶させておく。

【００２３】即ち、まず、図１から電子部品１０を除去
すると共に吸着ノズル１２を回転させて先端部を降下さ
せた状態にする。この状態において、レーザーダイオー
ド１４から発せられたレーザー光は、コリメータレンズ
１６によって平行光とされ、その後、図２に示す如く、
ミラー２２で直角方向に全反射される。このような平行
光の状態で、吸着ノズル１２方向に照射されたレーザー
光のうち、吸着ノズル１２の先端部に遮られなかったレ
ーザー光が、リニアＣＣＤアレイ２０に到達して検出さ
れる。

【００２４】換言するならば、図３に示す如く、吸着ノ
ズル１２方向に照射されたレーザー光のうち、吸着ノズ
ル１２の先端部に遮られたレーザー光の部分はリニアＣ
ＣＤアレイ２０に到達できず、リニアＣＣＤアレイ２０
に到達したレーザー光との相対的な関係から吸着ノズル
１２の先端部が画像認識される。

【００２５】このようにして検出された吸着ノズル１２
の先端部の影から、吸着ノズル１２の中心位置が算出さ
れ、図示しない実装装置のメモリなどに記憶される。

【００２６】次に、吸着ノズル１２の先端に位置決めす
べき電子部品１０を吸引させる。この状態で、レーザー
ダイオード１４から発せられたレーザー光は、コリメー
タレンズ１６によって平行光とされ、その後、ミラー２
２で直角方向に全反射される。このような平行光の状態
で、電子部品１０方向に照射されたレーザー光のうち、
電子部品１０に遮られなかったレーザー光が、リニアＣ
ＣＤアレイ２０に到達して検出され、その結果、電子部
品１０が画像認識される。

【００２７】換言するならば、電子部品１０方向に照射
されたレーザー光のうち、電子部品１０に遮られたレー
ザー光の部分は、リニアＣＣＤアレイ２０に到達でき
ず、リニアＣＣＤアレイ２０に到達したレーザー光との
相対的な関係から、電子部品１０の影として検出され
る。

【００２８】その後、吸着ノズル１２を（９０°＋α）
だけ回転させ、電子部品１０の上記影が最小となる位置
を捜す。即ち、（９０°＋α）のα値を変化させるよう
に吸着ノズル１２を回転させ、電子部品１０の上記影が
最小となる位置を捜す。このような電子部品１０の影が
最小となる位置においては、電子部品１０の回転誤差が
零となる。

【００２９】また、このときのリニアＣＣＤアレイ２０
における上記影以外の左右の長さの差、即ち、リニアＣ
ＣＤアレイ２０に到達したレーザー光の水平方向におけ
る左側の長さと右側の長さの差は、電子部品２０が設置
される本来の位置からの水平方向すなわちＸＹ方向のず
れ量となっている。

【００３０】従って、リニアＣＣＤアレイ２０に到達し
たレーザー光の水平方向の長さの差から、電子部品１０
のずれや傾きを認識できる。即ち、吸着ノズル１２の軸
に対する電子部品１０の水平方向のずれや該軸の基準角
度と電子部品１０の位置を示す角度との差を認識でき
る。

【００３１】また、前述のようにして図示しない実装装
置のメモリなどに予め記憶されている吸着ノズル１２の
中心位置情報を用いることにより、電子部品１０のＸＹ
軸の動き、即ち、吸着ノズルに対する電子部品１０の水
平方向のずれを補正することができる。

【００３２】図４は、本発明の第２実施例の構成説明図
であり、図中、１０ａ，１０ｂは、図１の電子部品１０
と同一の位置決めすべき電子部品、１２ａ，１２ｂは、
図１の吸着ノズル１２と同一の吸着ノズルであって、電
子部品１０ａ，１０ｂをそれぞれ先端に吸着して保持す
る吸着ノズル、１４は、レーザー光を発するレーザーダ
イオード、１６はコリメーターレンズ、２０ａ，２０ｂ
は、図１のリニアＣＣＤアレイ２０と同一のリニアＣＣ
Ｄアレイ、２２´は、コリメーターレンズ１６を通った
平行光を直角の両方向に分割して照射する三角ミラーで
ある。

【００３３】このような構成からなる第２実施例におい
て、レーザーダイオード１４から発せられたレーザー光
は、コリメータレンズ１６によって平行光とされ、その
後、図５に示す如く、三角ミラー２２´で直角の両方向
（すなわち、９０゜方向と２７０゜方向の二方向）に全
反射される。

【００３４】このようにして電子部品１０ａ方向に照射
されたレーザー光のうち、電子部品１０ａに遮られなか
ったレーザー光が、リニアＣＣＤアレイ２０ａに到達し
て検出される。同様に、電子部品１０ｂ方向に照射され
たレーザー光のうち、電子部品１０ｂに遮られなかった
レーザー光が、リニアＣＣＤアレイ２０ｂに到達して検
出され、その結果、電子部品１０ａ，１０ｂがリニアＣ
ＣＤアレイ２０ａ，２０ｂによってそれぞれ画像認識さ
れる。

【００３５】換言するならば、電子部品１０ａ，１０ｂ
方向にそれぞれ照射されたレーザー光のうち、電子部品
１０ａ，１０ｂに遮られたレーザー光の部分はそれぞれ
リニアＣＣＤアレイ２０ａ，２０ｂに到達できず、リニ
アＣＣＤアレイ２０ａ，２０ｂに到達したレーザー光と
の相対的な関係よって電子部品２０ａ，２０ｂの位置や
傾きがそれぞれ画像認識される。

【００３６】すなわち、リニアＣＣＤアレイ２０ａに到
達したレーザー光の水平方向における左側の長さと右側
の長さの差から、電子部品１０ａのずれや傾きを認識で
き、リニアＣＣＤアレイ２０ｂに到達したレーザー光の
水平方向における左側の長さと右側のの長さの差から、
電子部品１０ｂのずれや傾きを認識できる。

【００３７】また、第２実施例などのように、レーザー
ダイオードを含む発光部が１つでリニアＣＣＤアレイを
含む受光部が複数の場合には、前記従来例や第１実施例
の場合に比して、スペース効率が更に高くなる。

【００３８】尚、本発明は前記実施例に限定されること
なく種々の変形が可能であり、例えば、レーザーダイオ
ード１４から発せられたレーザー光をコリメータレンズ
１６で平行光とした後、三角ミラー２２´などの代わり
に配置された特殊ミラーで水平方向における直角の四方
向に全反射させ、４個の電子部品を同時に非接触で位置
決めするようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、レーザーダイオード等のレーザー光源を含む発光
部を縦形に設置し、レーザー光源から発せられたレーザ
ー光をコリメータレンズで平行光とした後、ミラーで直
角方向に全反射させて電子部品に照射し、電子部品で遮
られなかったレーザー光を、発光部とは分離して縦形に
設置された受光部で検出するような構成であるため、前
記従来例の場合に比して、構成が簡単でスペース効率も
向上するという利点がある。

【００４０】特に、第２実施例などで詳述したように、
レーザー光源を含む発光部が１つでリニアＣＣＤアレイ
等のリニア受光センサを含む受光部が複数の場合には、
位置決めすべき複数の電子部品相互間の距離が短縮でき
る。このため、スペース効率が前記従来例に比して格段
に高くなり、実装装置自体も小型化できるなどの利点が
ある。

【００４１】また、光学系を有するＣＣＤカメラなどを
高速駆動や高速振動するヘッド部に装着する場合と異な
り、本発明においては、受光部に可動部分が無いため、
出力データの信頼性が高いという利点もある。

【００４２】更に、本発明に係わる非接触位置決め装置
をヘッドユニットに組み込み、上昇動作やＸＹ動作など
他の動作の間に同時並行するようにして電子部品の位置
決め作業を行うこともできる。

【００４３】従って、本発明によれば、簡単な構成で高
いスペース効率を維持しながら、実装装置などに電子部
品を実装するに際して非接触のセンサーを用いて電子部
品の位置決めを行うことができる非接触部品位置決め方
法及びその装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を説明するための構成説明
図であって、発光部と受光部をそれぞれ１個ずつ有する
場合の斜視図

【図２】前記第１実施例の光路を示す断面図

【図３】本発明の測定原理を示す説明図

【図４】本発明の第２実施例を説明するための構成説明
図であって、発光部が１個で受光部が２個である場合の
斜視図

【図５】前記第２実施例の光路を示す断面図

【図６】従来例を説明するための構成説明図であって、
発光部と受光部が一体化されている場合の斜視図

【符号の説明】

１０…電子部品 １０ａ，１０ｂ…電子部品 １２…吸着ノズル １２ａ，１２ｂ…吸着ノズル １４…レーザーダイオード １６…コリメーターレンズ ２０…リニアＣＣＤアレイ ２０ａ，２０ｂ…リニアＣＣＤアレイ ２２…ミラー ２２´…三角ミラー ２４…発光部 ２６…受光部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光源、コリメータレンズ、及びミ
   ラーを有する発光部を縦形に設置し、 前記レーザー光源から発せられたレーザー光を前記コリ
   メータレンズで平行光とした後、前記ミラーで直角方向
   に全反射させて電子部品に照射し、 該電子部品で遮られなかったレーザー光を、前記発光部
   とは分離して縦形に設置された受光部で検出して前記電
   子部品を認識し、前記電子部品の位置のずれ若しくは傾
   きを検出することを特徴とする非接触部品位置決め方
   法。
2. 【請求項２】レーザー光源、コリメータレンズ、及びミ
   ラーを有し、縦形に設置された発光部と、 電子部品を先端部に吸引して保持する吸着ノズルと、 リニア受光センサを有し、前記受光部とは分離して縦形
   に設置された受光部とを具備し、 前記レーザー光源から発せられたレーザー光を前記コリ
   メータレンズで平行光とした後、前記ミラーで直角方向
   に全反射させて前記電子部品に照射し、該電子部品で遮
   られなかったレーザー光を前記受光部で検出して前記電
   子部品を認識し、前記電子部品の位置のずれ若しくは傾
   きを検出することを特徴とする非接触部品位置決め装
   置。
3. 【請求項３】レーザー光源、コリメータレンズ、及び三
   角ミラーを有し、縦形に設置された発光部と、 第１電子部品を先端部に吸引して保持する第１吸着ノズ
   ルと、 リニア受光センサを有し、前記受光部とは分離して縦形
   に設置された第１受光部と、 第２電子部品を先端部に吸引して保持する第２吸着ノズ
   ルと、 リニア受光センサを有し、前記受光部とは分離して縦形
   に設置された第２受光部とを具備し、 前記レーザー光源から発せられたレーザー光を前記コリ
   メータレンズで平行光とした後、前記ミラーで直角の両
   方向に全反射させて前記第１及び第２電子部品に照射
   し、該第１電子部品で遮られなかったレーザー光を前記
   第１受光部で検出して前記第１電子部品を認識すると共
   に、前記第２電子部品で遮られなかったレーザー光を前
   記第２受光部で検出して前記第２電子部品を認識するこ
   とを特徴とする非接触部品位置決め装置。