JPH11502311A - コンポーネント配置装置及びこのコンポーネント配置装置によってキャリヤ上にコンポーネントを配置する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、フレーム（２１）と、ロボット（２６）と、キャリヤ（２３）を移送するための移送装置（２２）と、コンポーネントを配置するため前記ロボットのアーム（２７）に取り付けた配置ヘッド（２８）と、やはり前記ロボットの前記アームに取り付けたコンポーネント用の撮像装置（３０）と、キャリヤ用の撮像装置（３２）とを具えたコンポーネント配置装置に関する。本発明によれば、キャリヤ用の撮像装置（３２）を、コンポーネント用の撮像装置（３０）及び配置ヘッド（２８）を設けたのと同一のアーム（２７）に取り付け、配置の精度を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】 コンポーネント配置装置及びこのコンポーネント配置装置によってキャリヤ上に コンポーネントを配置する方法 本発明は、フレームと、ロボットと、キャリヤを移送するための移送装置と、 キャリヤ上にコンポーネントを配置するため前記ロボットのアームに取り付けた 配置ヘッドと、やはり前記ロボットの前記アームに取り付けたコンポーネント用 の撮像装置と、キャリヤのマークを検出するキャリヤ用の撮像装置とを具えたコ ンポーネント配置装置に関するものである。 上述のコンポーネント配置装置は、フィリップス社によってＦＣＭ(Fast Comp onent Mounter)タイプと称される装置として長年製造されてきており、フィリッ プス エレクトロニクス マニファクチャリング テクノロジーから１９９５年 ７月に発行された小冊子（パンフレット）「ファースト コンポーネント マウ ンタ（FAST COMPONENT MOUNTER）」に記載されている。図１にこのタイプの配置 装置の一部を線図的に示す。参照符号１は破線で示す装置フレームに関する。こ の装置フレーム１にプリント回路板３を移送するための移送装置（移送レール２ のみを示す）を設ける。移送レールの上方には、Ｕ字状フレーム５によって形成 したコンポーネント配置ユニット４を設け、このＵ字状フレーム５にＸ−Ｙロボ ット６を取り付ける。ロボット６のＸ−Ｙ移動を矢印で示す。コンポーネントを キャリヤ上に配置することができる配置ヘッド８をロボットのアーム７に固定す る。更に、コンポーネント用の撮像装置９もアーム７に取り付ける。配置ヘッド によってピックアップしたコンポーネントの正確な位置をこの撮像装置９によっ て決定し、コンポーネントの正確な配置のための補正を行うことができるように する。配置ユニットのイメージプロセッサ１０によりデータ処理を行う。更に、 配置装置には、キャリヤ用の撮像装置１２を取り付けた第２Ｘ−Ｙロボット１１ によって形成したいわゆる「ボード ビジョン モジュール(Board Vision Modu le)」を設ける。この撮像装置１２はコンポーネントを配置すべきキャリヤ上の 正確な位置を決定するのに使用する。このデータはイメージプロセッサ１３に送 り、このイメージプロセッサ１３において補正を行う。このような装置において は、キャリヤの移送及びキャリヤ自体に関する精度及び再現性に対して極めて厳 しい条件が課せられる。キャリヤ用の撮像装置１２の精度ロスはロボット１１に よって引き起こされる。 本発明の目的は、コンポーネントの位置決め精度が高いコンポーネント配置装 置を得るにある。 この目的を達成するため、本発明コンポーネント位置装置は、前記キャリヤ用 の撮像装置を前記ロボットの前記アームに取り付けたことを特徴とする。本発明 によれば、このように２個の撮像装置をロボットの同一アームに取り付けるため 、コンポーネントのための測定装置とキャリヤとの間の位置関係が固定される。 即ち、撮像装置は互いの相対位置関係が規定され、可動部分によって左右されな くなるためである。測定装置に対する配置ヘッドの較正（キャリブレーション） は一層簡素化される。即ち、両者間のインターフェースが全く不要になるためで ある。温度作用によって生ずる誤差も一層少なくなる。上述のことによってコン ポーネントの配置精度が向上する。更に、双方の撮像装置からのデータを単独の 同軸ケーブルを介してイメージプロセッサに送ることができる。 好適には、コンポーネント用の撮像装置をレーザアラインメント装置とする。 このような装置は小さいコンポーネント（ＳＭＤｓ）の配置に極めて好適である 。レーザアラインメント装置はコンパクトな構造であり、キャリヤ用の撮像装置 との一体化に都合がよい。レーザアラインメント装置の動作については例えば、 米国特許第５，２７８，６３４号に記載されている。 しかし、レーザアラインメントセンサ装置の使用は異常なコンポーネントを撮 像することができないという問題点がある。即ち、このような異常なコンポーネ ントの寸法及び形状はレーザアラインメントセンサ装置による撮像には不向きで あるためである。この問題は、前記キャリヤ用の撮像装置によって異常コンポー ネントの画像を撮像するための光学的偏向装置を設ける実施例によって解決する ことができる。 更に、本発明は、配置ヘッドに固着しかつコンポーネントを配置すべきキャリ ヤ上の位置を決定するよう設計した撮像装置によってキャリヤを光学的に検出し 、 前記配置ヘッドによってピックアップしたコンポーネントの位置を決定するため コンポーネントを光学的に検出するコンポーネント配置方法に関するものである 。このような方法は米国特許第５，０８４，９５９号に記載されている。コンポ ーネントの配置の精度を向上するため、本発明コンポーネント配置方法は、前記 コンポーネントの光学的検出を、前記配置ヘッドに固着した撮像装置によって行 うことを特徴とする。 次に、図面につき本発明の実施例を詳細に説明する。 図２は、本発明による配置装置の説明図、 図３は、配置ヘッド及び双方のイメージング装置の一体ユニットの説明図、 図４は、図２に示す配置装置に異常コンポーネントを検出するレンズ系を設け た説明図である。 例えば、キャリヤ例えば、プリント回路板２３を移送するための移送装置を、 配置装置のフレーム２１に設け、この移送装置は移送レール２２のみを図面に示 す。移送レールの上方には、Ｕ字状フレーム２５によって形成したコンポーネン ト配置ユニット２４を設け、Ｕ字状フレーム２５にＸ−Ｙロボット２６を取り付 ける。ロボット２６のＸ−Ｙ移動を矢印で示す。配置ヘッド２８をロボットのア ーム２７に固定する。この配置ヘッドは吸引ノズル２９を有し、この吸引ノズル ２９によってコンポーネントをフィーダからピックアップし、キャリヤに配置す る。コンポーネントのための撮像装置３０もアーム２７に固定する。キャリヤ上 の所要の位置にコンポーネントを移送する間に、コンポーネントを撮像装置３０ の撮像フィールドに送り、このときコンポーネントの位置がＸ，Ｙ座標及びφ方 向（φ＝Ｚ軸線の周りの回転位置）で決定される。この測定データをイメージプ ロセッサ３１に送り、このイメージプロセッサ３１において、このプロセッサに 記憶した画像モデルに対応するデータと比較する。比較による誤差を計算し、こ れら誤差をキャリヤ上でのコいの配置中に考慮する。これらのすべてのことはコ ンポーネントのピックアップ移動からキャリヤ上でのコンポーネントの配置移動 にいたるまで行われる。このことはいわゆるコンポーネントのインフライトチェ ックと称される。レーザアラインメント装置を撮像装置として使用すると好適で ある。このような装置はコンパクトな構造とすることができ、また小さいコンポ ーネント（ＳＭＤｓ）のイメージを撮像するのに好適である。配置装置には、破 線で示すように、数個のコンポーネントを配置するための多数の配置ユニット２ ４を設ける。各配置ユニットにそれぞれＸ−Ｙロボット、配置ヘッド、撮像装置 、及びイメージプロセッサを設ける。Ｘ−Ｙロボットの代わりにｒ，φロボット を使用することもできる。 本発明によれば、キャリヤのための撮像装置３２もロボット２６のアーム２７ に配置する。キャリヤ上へのコンポーネントの正確な配置のためには、配置しよ うとするコンポーネントの正確な位置が分かっていることが必要である。このこ とは、キャリヤ上の或る種のマーク（基準ポイント）３３を撮像することによっ て得られる。コンポーネントをキャリヤ上におけるマークに対して配置しなけれ ばならない相対位置にを前もって知っておく。マークの位置を撮像したイメージ データをイメージプロセッサ３１におくり、このイメージプロセッサ３１におい てプロセッサに記憶してあるデータと比較し、誤差を計算する。コンポーネント 位置に関するデータに関連するこれらのデータにより配置ヘッドをキャリヤ上の 所要の位置に正確に移動することができる。配置ヘッド及び２個の撮像装置を同 一のアームに配置するため、これらのコンポーネント間の相互位置関係は明確に 規定され、これにより極めて高精度の配置が得られる。 図３に示すように、配置ヘッド８及び２個の撮像装置３０，３２はコンパクト なユニットを構成する。撮像装置は１個のハウジング部分３４内に収納する。こ のユニットは他の装置構成部材とは完全に別個のものとして製造し、試験し、ま たこの後ロボットのアームに取り付けることができる。 更に、図４に配置装置における光学的偏向装置３５を示す。この光学的偏向装 置３５は例えば、２個のミラー３６，３７を有し、これらのミラー間にレンズを 配置する。図４において、この光学的偏向装置は装置フレームに固着し、キャリ ヤ用の撮像装置３２により異常コンポーネントの画像を撮像するようにする。一 般的に、レーザアラインメント装置によっては異常コンポーネントの画像を撮像 することはできない。配置ユニット及び検出ユニットを有するロボット２６は光 学的偏向装置３５の上方の位置に取り付け、吸引ノズル２９によって保持したコ ンポーネントの画像を光学的偏向装置を介して撮像装置３２により撮像すること ができる。このような光学的偏向装置をロボットに連結することもでき、この場 合、この光学的偏向装置はロボットに対して移動自在にし、他の測定も行うこと ができるようにする。ミラーは例えば、プリズムの２個の反射面によって形成す ることができる。レンズ３８は撮像フィールドに適合し、また正確に焦点距離に セットすることができるようにする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フレームと、ロボットと、キャリヤを移送するための移送装置と、キャリヤ 上にコンポーネントを配置するため前記ロボットのアームに取り付けた配置ヘッ ドと、やはり前記ロボットの前記アームに取り付けたコンポーネント用の撮像装 置と、キャリヤのマークを検出するキャリヤ用の撮像装置とを具えたコンポーネ ント配置装置において、前記キャリヤ用の撮像装置を前記ロボットの前記アーム に取り付けたことを特徴とするコンポーネント配置装置。 ２．前記コンポーネント用の撮像装置をレーザアラインメント装置により構成し た請求項１記載のコンポーネント配置装置。 ３．前記キャリヤ用の撮像装置によって異常コンポーネントの画像を撮像するた めの光学的偏向装置を設けた請求項２記載のコンポーネント配置装置。 ４．請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の配置ヘッド、コンポーネント を光学的に検出するためのコンポーネント用の撮像装置、及びキャリヤを光学的 に検出するためのキャリヤ用の撮像装置を具えたことを特徴とする配置及び検出 ユニット。 ５．配置ヘッドに固着しかつコンポーネントを配置すべきキャリヤ上の位置を決 定するよう設計した撮像装置によってキャリヤを光学的に検出し、前記配置ヘッ ドによってピックアップしたコンポーネントの位置を決定するためコンポーネン トを光学的に検出するコンポーネント配置方法において、前記コンポーネントの 光学的検出を、前記配置ヘッドに固着した撮像装置によって行うことを特徴とす るコンポーネント配置方法。