JPH1197897A - 部品装着方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品取り扱い手段を保持し回転させる機構の
ガタツキやバックラッシュ等が影響せず、高精度に部品
を装着できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 部品１を保持した部品取り扱い手段２
を、予備回転制御手段６０により、部品１の角度位置を
認識する前に、部品取り扱い中心線Ｘまわりに一定の方
向に予備回転させた後、部品１の角度位置を認識カメラ
３で認識し、部品１が所定の角度位置でないと判定手段
６１が判定したとき部品取り扱い手段２を、補正回転制
御手段６２により、前記予備回転と同じ方向に部品取り
扱い中心線Ｘまわりに補正回転させて、部品１を所定の
角度位置となるように補正してから装着対象５に装着す
るようにして、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品装着方法およ
び装置に関し、電子部品を回路基板に装着して電子回路
基板を製造するような場合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、回路基板に電子部品を実装する場
合の工程につき、図５、および本発明の実施の形態の部
品実装装置を示す図３を参照して説明すると、供給され
る電子部品１を吸着ノズル２などによる把持または吸着
にて保持してピックアップし、このピックアップした電
子部品１の吸着ノズル２などの電子部品取り扱い中心線
Ｘまわりの角度位置を認識カメラ３により認識し、電子
部品１の装着対象である回路基板５の部品装着位置の認
識に基づく電子部品１の必要向きに対し所定の角度位置
であればそのまま、所定の角度位置でなければ角度位置
のずれに応じた方向に、吸着ノズル２などを回転手段４
によって部品取り扱い中心線Ｘまわりに回転させて電子
部品１を位置決め補正してから、回路基板５に実装する
ようにしている。

【０００３】これにより、回路基板５の各位置に各種の
電子部品１を所定の向きで実装することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うな実装方法および装置では、回路基板５の各位置に実
装される電子部品１の向きが適正でないことがときとし
て生じ、実装ミス、および不良品発生の原因になってい
る。

【０００５】これにつき、本発明者等が種々に実験を繰
り返し検討したところ、吸着ノズル２を回転させて電子
部品１の角度位置を補正するのに、吸着ノズルを保持し
回転させる機構のガタツキやバックラッシュ等が影響し
て回転を受ける回転元と吸着ノズル２との間に回転方向
のずれが生じ、電子部品１を必要角度回転させられない
ことがあることを知見した。

【０００６】本発明の目的は、このような知見に基づ
き、吸着ノズル等の部品取り扱い手段を保持し回転させ
る機構のガタツキやバックラッシュ等が影響せず、部品
を必要角度位置に高精度に位置決めして装着できる部品
装着方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明の部品装着方法は、供給される部
品を部品取り扱い手段による把持または吸着にて保持
し、この保持した部品の部品取り扱い中心線まわりの角
度位置を認識し、所定の角度位置であればそのまま、所
定の角度位置でなければ部品取り扱い手段を部品の取り
扱い中心線まわりに回転させて部品を位置決め補正して
から装着対象物に装着する部品装着方法において、請求
項２の発明の部品装着装置を用いるなどして、部品を保
持した部品取り扱い手段を、部品の角度位置を認識する
前に、部品取り扱い中心線まわりに一定の方向に予備回
転させたて位置決めした後、部品の角度位置を認識し、
部品が所定の角度位置でないとき部品取り扱い手段を、
前記予備回転と同じ方向に部品取り扱い中心線まわりに
補正回転させて、部品を所定の角度位置となるように位
置決め補正してから装着することを特徴とするものであ
る。

【０００８】このような構成では、部品取り扱い手段
が、部品供給手段により供給される部品を保持した後、
部品取り扱い中心線まわりに一定の方向に予備回転させ
るので、この部品取り扱い手段の一定の方向への回転駆
動については回転を受ける回転元との間に回転方向にず
れを及ぼすどのようなガタツキやバックラッシュもなく
した位置決め状態となる。次いで、この状態の部品取り
扱い手段が保持している部品の部品取り扱い中心線まわ
りの角度位置を認識して、所定の角度位置でないとき
は、部品取り扱い手段を部品取り扱い中心線まわりに前
記予備回転方向と同じ方向に補正回転させて、部品が所
定の角度位置となるように位置決め補正してから装着す
るので、この吸着ノズルの補正回転駆動が、前記位置決
め状態での回転元との間に補正回転方向のずれを及ぼす
どのようなガタツキやバックラッシュもない状態を保っ
たまま遊びなく達成され、部品取り扱い手段を保持し回
転させる機構のガタツキやバックラッシュ等の影響な
く、部品が所定の角度位置になるように高精度に位置決
めでき、装着対象物の所定位置に所定の角度位置にて部
品を高精度に装着することができる。

【０００９】なお、部品の角度位置のずれは、前記所定
の方向の回転で補正できる順補正方向にずれている場合
と、これとは逆の方向の回転で補正できる逆補正方向に
ずれている場合とがあり、いずれの場合も前記のように
所定の方向に回転させるだけで補正することができる。

【００１０】しかし、逆補正方向にずれている場合の補
正回転角度が大きくなる。そこで、前記所定の方向と逆
の方向に逆補正方向のずれの補正の必要角度よりも、前
記ガタツキやバックラッシュなどによる回転方向の遊び
分以上回転させた後、前記所定の方向に補正回転させる
ことにより、前記のような遊びの影響のない高精度な位
置決め補正ができ、実質的に請求項１の発明の所定方向
での補正回転と等価であり、請求項１の発明の範疇に属
し、補正時間を短縮できる特徴を有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な実施の形
態について図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。

【００１２】本実施の形態は電子部品１を回路基板５に
装着して実装し、電子回路基板を製造する部品実装装置
の場合の一例である。その全体構成は、図１に示すよう
に、支持基板１１の上に間欠回転駆動装置１２が設置さ
れ、その主軸１３が支持基板１１から下方に突出して、
支持基板１１の下面に固定された支持筒１４に軸受１５
により回転できるように支持されている。

【００１３】主軸１３の下端部には回転ヘッド１６が固
定され、この回転ヘッド１６の外周部に間欠回転駆動装
置１２の割り出し回転角に対応する角度ピッチで、複数
の装着ヘッド１７が昇降できるように配設されている。

【００１４】各装着ヘッド１７にはリニアガイド１８が
設けられ、回転ヘッド１６に装着された支持ブロック１
９にて昇降できるように支持されている。リニアガイド
１８の上端にはカムフォロア２０が取り付けられ、支持
筒１４の外周に上下動できるように嵌め合わせたカム筒
２１の昇降用カム溝２１ａに係合されている。カム筒２
１は図示しないカムおよびベルクランクレバー等よりな
る上下動機構により所定ストローク上下動される。

【００１５】装着ヘッド１７には、一例として図１に示
すように複数種類の吸着ノズル２、あるいはこれに代わ
るチャック部材等が部品を装着するための部品取り扱い
手段として回転体４２に保持して設けられ、回転体４２
の回動によりその時々に必要なものを使用位置に移動さ
せて切替え使用される。

【００１６】この切替え使用において、図２に示すよう
に回転体４２の回動により使用位置に移動させる吸着ノ
ズル２だけが所定位置まで下動して、他のものよりも下
方に突出するように端面カム４１により高さを制御さ
れ、使用しない吸着ノズル２等が他の邪魔にならないよ
うにしている。また、吸着ノズル２はノズル軸４３内に
上下摺動できるように嵌め込み、緩衝ばね４４で常時下
動位置にあるように付勢し、部品吸着時および部品装着
時の部品取り扱い中心線Ｘ方向に働く過剰な負荷を緩衝
する。ノズル軸４３は回転体４２に回動できるように支
持された外筒４５に上下摺動および回動ができるように
嵌め合わされ、ノズル軸４３はピン４６と長孔４７との
係合によって外筒４５と一体回転でき、かつ上下に摺動
でき、ばね４８の上動付勢によって端面カム４１にカム
フォロア５２を介し従動できるようにしてある。

【００１７】この従動のためにノズル軸４３の下部外周
に、一定以上の外力が働いたときにノズル軸４３が単独
回転できる程度に摩擦嵌合した係合部材５１を設け、こ
の係合部材５１に前記カムフォロア５２が設けられてい
る。また、外筒４５の上端には係合部５３が直径線上２
箇所に設けられ、これに回転手段４が係合することによ
りノズル軸４３を必要に応じた方向に必要に応じた量だ
け強制回転させて、部品取り扱い中心線Ｘまわに角度を
変えられるようにしてある。図２の回転手段４の実線と
仮想線とは互いに９０度ずれた位置で見た状態をしめし
ている。つまり、上記直径線上２か所にある係合部５３
の双方にわたって係合しあう幅を持っている。

【００１８】回転ヘッド１６の間欠回転に伴う各装着ヘ
ッド１７の停止位置には、図３に示すように部品供給ス
テーションＳ１や予備回転ステーションＳ２、認識ステ
ーションＳ３、補正回転ステーションＳ４、部品装着ス
テーションＳ５、復帰回転ステーションＳ６等が配設さ
れている。

【００１９】間欠回転駆動装置１２にて回転ヘッド１６
が間欠回転されるのに伴い、各装着ヘッド１７は各ステ
ーションＳ１〜Ｓ６に移動されるとともに、昇降用カム
溝２１ａとカムフォロア２０とによってリニアガイド１
８を介し各ステーションＳ１〜Ｓ６に応じた高さに位置
される。この移動中カム筒２１は上動位置に保たれて、
各装着ヘッド１７を他と干渉しない高さに保つ。

【００２０】各装着ヘッド１７はまた、各ステーション
Ｓ１〜Ｓ６では一定時間ずつ一時停止される。この停止
時点で、前記カム筒２１は一時的に下動されて、部品供
給ステーションＳ１での電子部品１の保持、部品装着ス
テーションＳ５での電子部品１の装着のために装着ヘッ
ド１７を所定ストローク下動させる。

【００２１】部品供給ステーションＳ１には、部品供給
カセット３１を必要電子部品１の種類数だけ装着し、あ
るいは使用頻度の高いものについては複数装着した部品
供給機構３２が設けられ、その都度要求される電子部品
１を収容した部品供給カセット３１を部品供給位置に移
動させ、ここに移動してきた吸着ノズル２に所定の電子
部品１を供給できるようにする。

【００２２】予備回転ステーションＳ２、補正回転ステ
ーションＳ４、および復帰回転ステーションＳ６には、
前記回転手段４が設けられ、これらの位置に移動してき
た装着ヘッド１７の電子部品１を吸着保持している吸着
ノズル２を所定方向に所定角度回転させられるようにす
る。

【００２３】認識ステーションＳ３には、認識カメラ３
が設けられ、ここに移動してきた装着ヘッド１７の吸着
ノズル２に吸着保持されている電子部品１の角度位置、
つまり吸着ノズル２の部品取り扱い中心線Ｘのまわりの
角度位置を画像認識し、この電子部品１が装着される回
路基板５上の位置の認識情報に応じた、所定の角度位置
であるかどうかが判定されるようにする。

【００２４】部品装着ステーションＳ５には、部品を装
着する対象である回路基板５を支持する部品装着台５６
が設けられ、支持した回路基板５を平面より見た互いに
直行するＸＹ２方向に移動させて、その時々に装着ヘッ
ド１７によって持ち運ばれてきた電子部品１を装着され
るべき位置を、部品装着位置に位置決めし、所定の位置
に所定の電子部品１が装着されるようにする。

【００２５】次いで、一連の部品装着の動作制御につい
て、図４に示すシーケンスのフローに従って説明する。

【００２６】まず、部品供給ステーションＳ１にて吸着
ノズル２が供給される電子部品１を吸着保持してピック
アップし、予備回転ステーションＳ２に達すると、回転
手段４を予備回転制御手段６０により制御して、吸着ノ
ズル２を部品取り扱い中心線Ｘまわりに矢印Ａで示す一
定の方向に所定量予備回転させて位置決めする。これに
より、この吸着ノズル２の一定の方向への回転について
回転を受ける回転元である外筒４５との間に、Ａ方向の
駆動にて回転方向にずれを及ぼすどのようなガタツキや
バックラッシュもなくした位置決め状態になる。この状
態の吸着ノズル２が保持している電子部品１の部品取り
扱い中心線Ｘまわりの角度位置が、次の認識ステーショ
ンＳ３にて認識され、回路基板５のその電子部品１が装
着されるべき位置情報の認識結果に応じた、所定の角度
位置であるかどうかが判定手段６１により判定される。

【００２７】所定の角度位置でないとき、その電子部品
１を吸着保持した吸着ノズル２を持った装着ヘッド１７
が補正回転ステーションＳ４に到達したとき、回転手段
４を補正回転制御手段６２により制御して、電子部品１
が所定の角度位置となるように、吸着ノズル２を前記予
備回転の場合と同じ矢印Ａの方向に補正回転させる。

【００２８】電子部品１の角度位置のずれは、図３の
（ａ）に示すように前記Ａの方向の回転で補正できる順
補正方向に＋αずれている場合と、図３の（ｂ）に示す
ように前記Ａの方向と逆のＢの方向の回転で補正できる
逆補正方向に−αずれている場合とがある。

【００２９】いずれの場合も図３の（ａ）、（ｂ）に示
すように吸着ノズル２を同じＡの方向に回転させて補正
することができる。

【００３０】このように、予備回転時と同じＡの方向に
吸着ノズル２を補正回転させて電子部品１の向きを補正
すると、補正回転駆動が、その駆動方向のずれを及ぼす
どのようなガタツキやバックラッシュもない予備回転時
の状態を保って遊びなく達成され、電子部品１が所定の
角度位置となるように高精度に位置決め補正することが
できる。

【００３１】もっとも、図３の（ｂ）の場合にＡの方向
の回転だけで補正するのでは、必要回転角度が大きくな
るので、図３の（ｂ）に破線で示したように、吸着ノズ
ル２を補正の必要角度よりも、前記ガタツキやバックラ
ッシュなどによる回転方向の遊びＢＲ分以上大きくＢ方
向に回転させた後、Ａ方向に補正回転させることによ
り、前記のような遊びの影響のない高精度な位置決め補
正ができる。これは、前記遊び分が特定しているので、
これを補正回転量を設定する演算の中で考慮しておけ
ば、遊びの影響をなくし、前記Ａ方向の回転だけで補正
したのと等価になる。図４に示した本実施の形態はこの
手法を採用し、時間を短縮している。

【００３２】また、予備回転ステーションＳ２にて予備
回転された吸着ノズル２が回転手段４と係合が外れると
き、および補正回転ステーションＳ４に達して再度回転
手段４と係合するときなどに、予備回転によるＡ方向の
回転向きに対し前記ガタツキやバックラッシュのない状
態に狂いが生じる心配のあるときは、前記認識ステーシ
ョンＳ３にて回転手段４を吸着ノズル２に係合させたま
まで、予備回転駆動から、認識、判定、および補正回転
駆動までを一貫して行うようにするとよい。ただし、１
つのステーションでの所要時間が長くなる問題があるの
で、各装着ヘッド１７に専用の回転手段４を設けてとも
に移動させながら用いるようにするとよく、この場合、
必要に応じて次の部品装着ステーションＳ５に到達して
部品の装着が行われるまで強制位置決め状態にしておく
こともでき好適である。

【００３３】このように補正回転ステーションＳ４にて
高精度に位置決めされた電子部品１は装着ヘッド１７に
よって部品装着ステーションＳ５に達して、そこに位置
決めされている回路基板５の所定位置に高精度に装着さ
れ、製品の品質および歩留りともに向上する。

【００３４】復帰回転ステーションＳ６では、電子部品
１の装着を終えた吸着ノズル２を初期回転位置に復帰さ
せるように、回転手段４により回転させる。

【００３５】なお、本発明は前記電子部品１以外の各種
の部品を、前記回路基板５以外の各種の装着対象物に対
し、高精度な位置決めのもとに装着する全ての場合に適
用して有効である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、部品を部品取り扱い手
段を保持し回転させる機構のガタツキやバックラッシュ
等の影響なく、装着対象物の所定位置に所定の角度位置
にて高精度に装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な１つの実施の形態としての部
品実装装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の装置の吸着ノズルを持った装着ヘッドの
保持、回転機構部を示す断面図である。

【図３】図１の装置の部品保持から部品装着に至る動作
サイクルを示す説明図である。

【図４】図１の装置の図３に示す動作サイクルによる１
つの部品装着工程例を示すフローチャートである。

【図５】従来の部品装着工程を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ 吸着ノズル ３ 認識カメラ ４ 回転手段 ５ 回路基板 １２ 間欠回転駆動装置 １３ 主軸 １４ 支持筒 １６ 回転ヘッド １７ 装着ヘッド １８ リニアガイド １９ 支持ブロック ２０ カムフォロア ２１ カム筒 ２１ａ 昇降用カム溝 ３２ 部品供給機構 ４３ ノズル軸 ４５ 外筒 ４６ ピン ４７ 長孔 ５３ 係合部 ５６ 部品装着台 ６０ 予備回転制御手段 ６１ 判定手段 ６２ 補正回転制御手段 Ｘ 部品取り扱い中心線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 那須 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 清村 浩之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給される部品を部品取り扱い手段によ
   る把持または吸着にて保持し、この保持した部品の部品
   取り扱い中心線まわりの角度位置を認識し、所定の角度
   位置であればそのまま、所定の角度位置でなければ部品
   取り扱い手段を部品の取り扱い中心線まわりに回転させ
   て部品を位置決め補正してから装着対象物に装着する部
   品装着方法において、 部品を保持した部品取り扱い手段を、部品の角度位置を
   認識する前に、部品取り扱い中心線まわりに一定の方向
   に予備回転させて位置決めした後、部品の角度位置を認
   識し、部品が所定の角度位置でないとき部品取り扱い手
   段を、前記予備回転と同じ方向に部品取り扱い中心線ま
   わりに補正回転させることにより、部品を所定の角度位
   置となるように位置決め補正してから装着することを特
   徴とする部品装着方法。
2. 【請求項２】 部品供給手段と、部品を装着する装着対
   象物を保持して位置決めし部品の装着に供する部品装着
   台と、部品取り扱い手段を前記部品供給手段および部品
   装着台の間を繰り返し移動させ、部品供給手段から供給
   される部品を部品取り扱い手段による把持または吸着に
   て保持し、部品装着台にまで持ち運び、装着台上の装着
   対象物の所定位置にその部品を装着することを繰り返す
   部品装着機構と、部品取り扱い手段が保持した部品の部
   品取り扱い中心線まわりの角度位置を認識する認識手段
   と、この認識手段により認識される前の部品を保持した
   部品取り扱い手段を、その部品取り扱い中心線まわりに
   一定の方向に予備回転させて位置決めする予備回転手段
   と、認識手段によって認識された部品の角度位置が所定
   の角度位置であるかどうかを判定する判定手段と、判定
   結果が所定の角度位置でないときだけ、部品装着の前に
   それを保持している部品取り扱い手段を予備回転と同じ
   方向に補正回転させて保持されている部品が所定の角度
   位置となるように位置決め補正する補正回転手段とを備
   えたことを特徴とする部品装着装置。