(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光線からなる検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着している吸着ノズルの中心線と一致する位置において、対称な形状をしたチップ部品を回転させ、該回転させたチップ部品の投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とするチップ部品の非接触位置決め方法。
【請求項２】
前記チップ部品は、最初に置かれた位置の投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一方向と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線とが同一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のチップ部品の非接触位置決め方法。
【請求項３】
対称な形状をしたチップ部品を回転自在に動かす吸着ノズルを備えたノズル部と、
所定幅の平行光線を発生させる発光ユニットと、
前記平行光線を受光する受光ユニットと、
前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間の平行光線の検出エリアで光線のエッジがチップ部品を吸着している前記吸着ノズルの中心線と一致する位置に前記チップ部品を置き、該チップ部品を回転させた投影幅で該チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、
からなるチップ部品の非接触位置決め装置。
【請求項４】
前記位置決め手段は、
前記検出エリア内に最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になった位置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転させた投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うようにしたこと
を特徴とする請求項３に記載のチップ部品の非接触位置決め装置。
【請求項５】
前記チップ部品は、
対称な四角形状の４面で形成されていること
を特徴とする請求項４に記載のチップ部品の非接触位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品の非接触位置決め方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、ＩＣ、抵抗器、コンデンサ等の対称な形状をしたチップ部品（及び対称な形状をした微少物体）を基板等の上に正確に実装するための実装方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるチップ部品の位置決めは、検出エリア内の幅広のＣＣＤセンサを利用して、ノズル及び部品が検出エリア内において投影された部品の両サイドの幅を検出して、この２つのデータを比較して位置ずれを求める方法が周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明したＣＣＤセンサを利用した位置決めは、幅が広く、且つ部品両サイドの光幅の検出が必要であり、高価格のセンサが必要であると云う問題点がある。
【０００４】
又、このＣＣＤセンサによる位置決めには、複雑な計算が必要であるという問題点もある。
【０００５】
従って、安価のセンサを利用できることと、簡単で早い計算方法による信号処理を利用して実装効率を上げることに解決しなければならない課題を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係るチップ部品の非接触位置決め方法は、平行光線からなる検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着している吸着ノズルの中心線と一致する位置において、対称な形状をしたチップ部品を回転させ、該回転させたチップ部品の投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことである。
【０００７】
又、前記チップ部品は、最初に置かれた位置の投影幅が最小値になった位置を前記平行光線と同一方向と認識し、該位置からチップ部品の面と平行光線とが同一方向になるように回転させた投影幅に基づいてチップ部品の位置決めを行うようにしたことである。
【０００８】
チップ部品の非接触位置決め装置は、対称な形状をしたチップ部品を回転自在に動かす吸着ノズルを備えたノズル部と、所定幅の平行光線を発生させる発光ユニットと、前記平行光線を受光する受光ユニットと、前記発光ユニットと前記受光ユニットとの間の平行光線の検出エリアで光線のエッジがチップ部品を吸着している前記吸着ノズルの中心線と一致する位置に前記チップ部品を置き、該チップ部品を回転させた投影幅で該チップ部品の位置決めを行う位置決め手段と、から構成されている。
【０００９】
又、前記位置決め手段は、前記検出エリア内に最初に置かれたチップ部品の投影幅が最小限になった位置を平行光線と同一方向と認識し、該位置から前記チップ部品の面と平行光線が同一方向になるように回転させた投影幅で前記チップ部品の位置決めを行うようにしたことである。そして、このチップ部品は、対称な四角形状の４面で形成されていることである。
【００１２】
このような構成からなるチップ部品の非接触位置決め方法及びその装置は、平行光線による投影幅の解析を行うようにすればよいため、部品位置を解析する構造を簡素化することができると共に、その解析が極めて簡単に行うことが可能となるので処理時間を大幅に短縮できると共に、平行光線の照射及び受光するユニットを備えればよくコストを抑制することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施の形態のチップ部品の非接触位置決め方法を具現化する装置について図面を参照して説明する。
【００１４】
チップ部品の非接触位置決め装置１０は、図１及び図２に示すように、チップ部品１１が回転自在に動くのに充分な間隔を持って対峙されている、所謂平行光リニアセンサユニットを構成する発光ユニット１２及び受光ユニット１３と、この発光ユニット１２及び受光ユニット１３を制御するセンサコントローラ１４と、センサコントローラ１４に種々の信号を送信及び受信する演算部１５と、この演算部１５を制御する本体制御部１６とから構成されている。
【００１５】
チップ部品１１は、本実施の形態においては４面を持った対称な長方形状のチップであり、ノズル部２０で上部を吸着して所定位置に回転自在に配置する。尚、実施の形態においては、長方形の四角形状に形成されたチップであるがこれに限定されない。
【００１６】
発光ユニット１２は、所定の平行光線１７を照射するスリットからなる平行光線照射部１８を備えている。
【００１７】
受光ユニット１３は、平行光線照射部１８からの平行光線１７を受光するスリット形状の平行光線受光部１９を設けた構造となっている。
【００１８】
このような構造からなるチップ位置決め装置１０においては、先ず図３に示すように、発光ユニット１２と受光ユニット１３との間の平行光線１７の検出エリア内で光線のエッジがチップ部品を吸着した吸着ノズルの中心線と一致する位置にチップ部品１１を置く。この時の対称な長手方向の面Ｓ２、Ｓ４（Ｘ軸方向）と短手方向の面Ｓ１、Ｓ３（Ｙ軸方向）とで形成され、面Ｓ１に投射されているとする。そうすると、平行光線１７の照射される面Ｓ１による投影部分が発生する。
【００１９】
次に、図４に示すように、チップ部品１１の面Ｓ１による投影部分Ｘ１が最小値になるように置かれた位置の中心位置Ｐを中心にして回転させる。今、その回転角度をθｃとすると、チップの長手方向の中心位置からのチップ中心線θと回転角度θｃでの軸線θ１は、平行光線１７と同軸線方向になり、チップ部品１１の面Ｓ１が平行光線１７と同一方向になったものと認識する。
【００２０】
この状態で、図５に示すように、中心位置Ｐを中心にして右方向に９０度回転させるとチップ部品１１の長手方向の中心線θ１と直交する方向θ２になる。この時の平行光線１７で投射される面Ｓ４で得られた投影部分Ｙ１を検出して、チップ部品の面Ｓ３と平行光線１７とが同一方向になったものと認識する。
【００２１】
次に、図６に示すように、更に中心位置Ｐを中心にして更に右方向に９０度回転させると軸線θ１から１８０度回転した位置方向θ３になり、この時の平行光線１７で投射される面Ｓ３で得られた投影部分Ｘ２を検出して、平行光線１７とチップ部品１１の面Ｓ２が同一方向になったことを認識する。
【００２２】
次に、図７に示すように、更に中心位置Ｐを中心にして更に右方向に９０度回転させると軸線θ１から２７０度回転した位置方向θ４になり、この時の平行光線１７で投射される面Ｓ２で得られた投影部分Ｙ２を検出して、チップ部品１１の面Ｓ１と平行光線１７とが平行になったことを認識する。
【００２３】
さて、このようにして検出された投影部分Ｘ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２は、チップ部品１１を回転させながら検出する。即ち、図２及び図８に示すように、本体制御部１６からの復帰信号及びエンコーダ情報により、演算部１５で算出される。具体的には、図示しないθ軸駆動モータのエンコーダ情報を利用して９０度、１８０度、２７０度になった時だけセンサコントローラ１４に同期信号を出し、その時の投影幅出力信号を検出するようにする。その時の投影幅をボトム値として利用する、所謂連続フォロー方式により、エンコーダからの同期信号を利用して検出することになる。以下、その手順を説明する。
【００２４】
先ず、
▲１▼チップ部品１１が平行光線１７を遮蔽する位置に置かれた時（図３の状態）、復帰信号が発生する。
【００２５】
▲２▼復帰信号によりセンサコントローラ１４は投影部分Ｘ１が最小値になるように調整して１回目のボトム値（Ｘ１）を検出する（図４の状態）。この時のエンコーダ信号は０度である。又、この時の調整角度θｃは、次に置かれるチップ部品１１に利用される。
【００２６】
▲３▼演算部１５から９０度回転した時の同期信号をセンサコントローラ１４に送信する。
▲４▼センサコントローラ１４は投影部分Ｙ１、即ち、２回目のボトム値（Ｙ１）を検出する（図５の状態）。
【００２７】
▲５▼エンコーダからチップ部品１１を更に９０度回転させた時（合計１８０度）に同期信号をセンサコントローラ１４に送る。
▲６▼センサコントローラ１４は投影部分Ｘ２、即ち、３回目のボトム値（Ｘ２）を検出する（図６の状態）。
【００２８】
▲７▼エンコーダからチップ部品１１を更に９０度回転させた時（合計２７０度）に同期信号をセンサコントローラ１４に送る。
▲６▼センサコントローラ１４は投影部分Ｙ２、即ち、４回目のボトム値（Ｙ２）を検出する（図７の状態）。
【００２９】
このようにして得られた４つの面Ｓ１〜Ｓ４の投影部分Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、Ｘ１とＸ２及びＹ１とＹ２が対称面であるから、これらの対称面の差をとることで偏心量が出され、加算することで全長が出る。
【００３０】
この計算式は、
θ軸の偏心     θｃ
Ｘ軸の偏心   Ｘｃ＝１／２（Ｘ１ーＸ２）
Ｙ軸の偏心   Ｙｃ＝１／２（Ｙ１ーＹ２）
Ｘ方向の全長 ＸＬ＝Ｘ１＋Ｘ２
Ｙ方向の全長 ＹＬ＝Ｙ１＋Ｙ２
となる。
【００３１】
尚、以上説明した検出方法は４つの面を全部検出するため、時間が若干かかる。大量生産の場合は、チップ部品１１自体の尺度誤差が許されるから、１番目のチップ部品１１のみ全行程（４つの面）検出し、２番目のチップ部品１１からは、２つの面の検出結果及び１番目のチップ部品１１の検出結果を併用して、同じ計算結果を出すこともできる。
【００３２】
この計算式は、
θ軸の偏心 ＝θｃ
Ｘ軸の偏心  ＸＣ＝１／２（ＸＬ−２Ｘ１）
Ｙ軸の偏心  ＹＣ＝１／２（ＹＬ−２Ｙ１）
Ｘ方向の全長  ＸＬ   １番目の部品の検出結果
Ｙ方向の全長  ＹＬ   １番目の部品の検出結果
である。
【００３３】
次に、本願発明に係る第２の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置について図９〜図１２を参照して説明する。
【００３４】
チップ部品の非接触位置決め装置３０は、図９に示すように、第１及び第２発光ユニット３１、３２と、第１及び第２受光ユニット３３、３４とから構成されており、配置すべきチップ部品１１を中心にして第１発光ユニット３１と第１受光ユニット３３とを対峙させ、且つ第２発光ユニット３２と第２受光ユニット３４を対峙させる。
【００３５】
ここで、チップ部品１１は対称な４面からなる長方形状をしており、その長手方向の軸をＸ軸とし、短手方向の軸をＹ軸とする。そして、ノズル部２０により吸引され左右上下方向及び回転自在に移動可能である。
尚、センサコントローラ、演算部、本体制御部は、図２に示す第１の実施の形態で説明したものと同様であるので省略してある。
【００３６】
このような構成において、先ず、チップ部品１１を中心位置におくと、図１０に示すように、第１受光ユニット３３から照射された平行光線１７が遮られて第１受光ユニット３３で投影部分を形成する。且つ、第２発光ユニット３２から照射された平行光線１７が遮られて第２受光ユニット３４で投影部分を形成する。
【００３７】
この状態で、図１１に示すように、第１受光ユニット３１での投影部分Ｘ１（チップ部品１１のＸ軸方向の一方の面）を最小限になるように回転させ、その偏心角θｃを求める。同時に第２受光ユニット３４で投影部分Ｙ１（チップ部品１１でＹ軸方向の一方の面）を求める。即ち、初期の調整においてチップ部品１１のＸ軸とＹ軸との２つの面の投影部分を求めることができる。
【００３８】
次に、図１２に示すように、チップ部品１１を９０度回転させた時のＸ軸方向の投影部分Ｘ２を第２受光ユニット３４で求め、Ｙ軸方向の投影部分を第１受光ユニット３３で求める。即ち、９０度の回転のみでチップ部品１１のＸ軸及びＹ軸の他方の面の２つの面の投影部分を求めることができる。
【００３９】
このようにして、２回の操作で四角な対称形状のチップ部品１１の４面の全ての投影部分を検出することができ、その位置決めを非接触の状態で決定することができるのである。
【００４０】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係るチップ部品の非接触位置決め方法及びその装置は、対称な形状のチップ部品の面に平行光線を投射させ、その投影部分でチップ部品の位置決めを行うようにしたことにより、複雑な解析や構造を必要としないで迅速且つ極めて正確な位置決めを行うことができると云う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置の略示的な斜視図である。
【図２】同装置の略示的な全体図である。
【図３】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状態（ノズルの原点）を示した説明図である。
【図４】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点から投影部分Ｘ１が最小になるように角度θｃだけ回転させた説明図である。
【図５】同チップ部品を９０度回転した時の投影部分Ｙ１を検出する説明図である。
【図６】同チップ部品を更に９０度回転した時（１８０度）の投影部分Ｘ２を検出する説明図である。
【図７】同チップ部品を更に９０度回転した時（２７０度）の投影部分Ｙ２を検出する説明図である。
【図８】同θ軸回転ロータの回転に同期させた同期信号と受光ユニットでの投影部分との関係を示したグラフである。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態のチップ部品の非接触位置決め装置を直交する方向に置いた略示的な斜視図である。
【図１０】同装置にチップ部品を搭載した時の最初の状態（ノズルの原点）を示した説明図である。
【図１１】同装置にチップ部品を搭載したノズルの原点から投影部分Ｘ１が最小になるように角度θｃだけ回転させた時の投影部分Ｙ１とを示した説明図である。
【図１２】同チップ部品を９０度回転した時の投影部分Ｘ２、Ｙ２を検出する説明図である。
【符号の説明】
１０；チップ部品の非接触位置決め装置、１１；チップ部品、１２；発光ユニット、１３；受光ユニット、１４；センサコントローラ、１５；演算部、１６；本体制御部、１７；平行光線、１８；平行光線照射部、１９；平行光線受光部、２０；ノズル部、３０；チップ部品の非接触位置決め装置、３１；第１発光ユニット、３２；第２発光ユニット、３３；第１受光ユニット、３４；第２受光ユニット
【図１】
0003957839.tif 000002
【図２】
0003957839.tif 000003
【図３】
0003957839.tif 000004
【図４】
0003957839.tif 000005
【図５】
0003957839.tif 000006
【図６】
0003957839.tif 000007
【図７】
0003957839.tif 000008
【図８】
0003957839.tif 000009
【図９】
0003957839.tif 000010
【図１０】
0003957839.tif 000011
【図１１】
0003957839.tif 000012
【図１２】
0003957839.tif 000013