JP2002057497A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像タイミングにずれが生じた場合にも目標
載置位置に対する電子部品の位置決め精度を確保でき、
また画像の鮮明化を図りながら吸着ノズル周りの大型化
及び部品点数の増加を防止できる部品装着装置を提供す
る。 【解決手段】 電子部品Ａを吸着ノズル（部品保持部
材）５により吸着保持した状態で直線移動させ、該移動
過程で上記電子部品Ａに照明光を照射しつつ該電子部品
Ａを撮像してこれを画像処理することにより電子部品Ａ
の位置補正を行い、目標とする載置位置に上記電子部品
Ａを載置するようにした部品装着装置において、上記吸
着ノズル５の反射面５ｅを乳白色とするとともに該反射
面５ｅに基準マークＭを形成し、該基準マークＭに基づ
いて撮像基準点０に対する吸着ノズル５の変位量ΔＹを
求め、該変位量ΔＹに基づいて電子部品Ａの位置補正を
行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子部品
をプリント基板に自動的に装着する場合に、電子部品に
照明光を照射して画像処理することにより、プリント基
板への載置位置の位置決めを行なうようにした部品装着
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の部品装着装置は、例えば、部品
供給部で吸着ノズルによりピックアップした電子部品を
部品装着部にセッティングされたプリント基板に移動さ
せる際に、上記電子部品に照明光を照射するとともに、
該電子部品を撮像して画像処理することにより、電子部
品の吸着ノズルの中心点に対するずれを求め、このずれ
に応じて電子部品の移動量を補正するよう構成されてい
る。

【０００３】このような部品装着装置では、電子部品の
移動中に撮像して画像処理することにより、タクトタイ
ムの短縮を図ることができる。また電子部品の画像をで
きるだけ鮮明にする観点から、光源からの照明光を反射
板により反射させて電子部品に照射する場合がある。こ
の種の反射板は吸着ノズル側に配置するのが一般的であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
吸着ノズルの移動中に電子部品を撮像するようにした場
合、吸着ノズルの移動速度のばらつき等によって撮像タ
イミングがずれる場合がある。このようなずれが生じる
と、電子部品の吸着位置がずれていると判断されてしま
う。

【０００５】即ち、電子部品を移動中に撮像する場合に
は、図７（ａ）に示すように、撮像基準点０に撮像タイ
ミングが一致している場合には、電子部品の位置を正確
に検出できる。ところが、図７（ｂ）に示すように、例
えば撮像タイミングが遅れた場合には、ノズルへの電子
部品の吸着位置は正確であるにもかかわらずΔＹだけず
れていると判断される。その結果、目標載置位置に対す
る電子部品の位置決め精度が低下する。

【０００６】また上記従来のように吸着ノズルに反射板
を配置した構造とした場合には、吸着ノズル周りが大型
化するとともに、部品点数が増え、それだけコストが上
昇するという問題がある。

【０００７】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、撮像タイミングにずれが生じた場合にも目標
載置位置に対する電子部品の位置決め精度を確保でき、
また画像の鮮明化を図りながら吸着ノズル周りの大型化
及び部品点数の増加を防止できる部品装着装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、部品を部品保
持部材により保持した状態で直線移動させ、該移動過程
で上記部品に照明光を照射しつつ該部品を撮像しこれを
画像処理することにより部品の位置補正を行い、目標と
する載置位置に上記部品を載置するようにした部品装着
装置において、上記部品保持部材の少なくとも部品保持
部を乳白色とするとともに、該部品保持部に基準マーク
を形成し、該基準マークに基づいて撮像基準点に対する
部品保持部材の変位量を、該変位量に基づいて部品の位
置補正を行うようにしたことを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、上
記部品保持部を、吸着孔を有する凸部と、上記照射光を
反射させて上記凸部に吸着された部品に背面から照射す
る乳白色の反射面とを備えたものとしたことを特徴とし
ている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、上記部品の移動経路の略垂直下方に撮像手段を配置
し、該撮像手段と上記部品移動経路との間に光源を配置
し、かつ該光源からの照明光が上記撮像手段に直接入射
するのを防止するとともに、上記部品に直接当るのを防
止する遮蔽筒を配設したことを特徴としている。

【００１１】

【発明の作用効果】本発明にかかる部品装着装置によれ
ば、部品保持部に基準マークを形成し、撮像基準点に対
する部品保持部材の変位量を基準マークとの距離により
求めるようにしたので、この変位量に応じて部品の位置
を補正することにより、撮像タイミングにずれが生じた
場合にも目標載置位置に対する部品の位置決め精度を確
保することができる。

【００１２】請求項２の本発明では、光源からの照明光
が部品保持部の一部をなす反射面で反射して部品に背面
から照射され、反射照明方式でありながら透過照明方式
の如く鮮明なシルエットを得ることができる。また上記
部品保持部の一部が反射板として機能することから、従
来の別部品からなる反射板を不要にでき、吸着ノズル周
りの大型化，及びコスト上昇を抑制できる。

【００１３】請求項３の発明では、部品と撮像手段との
間に光源を配置するとともに、撮像手段及び上記部品に
直接照明光が入射するのを防止する遮蔽筒を配置したの
で、鮮明なシルエットを読み込むことができ、画像処理
の精度を高めることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１ないし図６は本発明の一実施形態によ
る部品装着装置を説明するための図であり、図１は部品
装着装置の全体構成を示す斜視図、図２，図３はそれぞ
れ部品撮像装置の側面図，斜視図、図４は部品撮像状態
を示す概略図、図５は吸着ノズルの底面図、図６は上記
部品装着装置による補正方法を示す図である。本実施形
態では、電子部品をプリント基板に自動的に装着するよ
うにした部品装着装置に上記補正方法を適用した場合を
例にとって説明する。

【００１６】図において、１は部品装着装置であり、こ
れは、主としてＬ字状のベース部材２に、部品供給部
３、部品装着部４、４本の真空吸着ノズル（部品保持部
材）５を備えた装着ヘッド６、及び部品撮像装置７を搭
載した概略構成を有している。また本部品装着装置１は
上記部品供給部３，部品装着部４，吸着ノズル５及び装
着ヘッド６をそれぞれ駆動制御する駆動制御手段（不図
示）を備えている。

【００１７】上記ベース部材２は、金属部材に比べて振
動減衰率が高く、かつ熱膨張係数の小さい材料であるコ
ンクリート，セラミック，金属とセラミックとの複合
材，あるいは大理石等により一体に形成されたものであ
り、ベース本体２ａの後端に垂直壁２ｂを一体形成して
構成されている。

【００１８】上記部品供給部３は、装置正面から見てベ
ース本体２ａの左端部に配置されており、不図示のリニ
アモータ等の駆動手段によりリニアガイドに沿ってＸ軸
方向（前後方向）に直線的に往復駆動される。この部品
供給部３の上面には多数の電子部品Ａが整列配置された
パレット３ａがセットされている。このパレット３ａに
は各電子部品Ａが収納される収納凹部（不図示）が形成
されており、この収納凹部は上記各真空吸着ノズル５の
配列ピッチに対応したピッチでもって配列されている。
これにより４本の吸着ノズル５で一度に４個の電子部品
Ａを保持することが可能となっている。

【００１９】上記部品装着部４は、ベース本体２ａの中
央部に配置されており、リニアモータ８により一対のリ
ニアガイド８ａ，８ａに沿って上記部品供給部３の移動
方向と平行なＸ軸方向に直線的に往復駆動される。この
部品装着部４の上面には電子部品Ａが装着されるプリン
ト基板４ａがセットされている。

【００２０】上記装着ヘッド６は、上記部品供給部３及
び部品装着部４の上方に位置しており、垂直壁２ｂに固
定された架台９に配設されている。この架台９には一対
のリニアガイド１０，１０が取付け固定されており、上
記装着ヘッド６はリニアモータ１１によりリニアガイド
１０に沿ってＸ軸方向と直交するＹ軸方向（左右方向）
に直線的に往復駆動される。

【００２１】上記装着ヘッド６を駆動するリニアモータ
１１には、ダイレクト・ドライブ方式のリニアモータが
用いられており、またリニアモータエンコーダとして、
フルクローズド高精度位置決めを行うことができるよう
に、ガラススケール、金属スケールなどを用いたものが
用いられている。

【００２２】上記各真空吸着ノズル５は固定部材４０に
固定されており、この固定部材４０は、上記装着ヘッド
６に固定された一対のリニアガイド１２に沿ってＺ軸方
向（上下方向）に移動可能に支持されている。また上記
固定部材４０は、サーボモータ１３に接続されたカム板
１４を回転させることによりＺ軸方向に往復駆動され
る。さらに上記各吸着ノズル５は、回転位置決め駆動手
段４１により吸着保持した電子部品ＡをＺ軸回り (図１
の→θ方向) に回転位置決め可能に支持されている。

【００２３】また上記部品供給部３と部品撮像装置７と
の間には、接着剤，導電性接着剤，はんだペースト等が
充填された塗布部１６が配設されている。この塗布部１
６により部品供給部３でピックアップした電子部品Ａを
部品装着部４に搬送する際に該電子部品Ａに接着剤やは
んだペースト等を自動的に塗布することができ、生産性
を高めることができる。

【００２４】さらに上記架台９には多目的ヘッド１７が
装着ヘッド６とは独立して配設されている。該多目的ヘ
ッド１７はリニアモータ１８により上記リニアガイド１
０に沿ってＹ軸方向に直線的に往復駆動される。この多
目的ヘッド１７には基板撮像カメラ１９が配置されてい
る。この基板撮像カメラ１９により撮像されたプリント
基板４ａの基準位置に対するずれを求め、このずれに応
じてＸ軸，Ｙ軸の補正量を算出する。

【００２５】上記多目的ヘッド１７を装着ヘッド６と独
立して配置したので、装着ヘッド６が部品供給部３にお
いて電子部品Ａのピックアップ動作を行っているとき
に、プリント基板４ａを撮像することができ、タクト時
間を短縮することができる。なお、多目的ヘッド１７に
は、カメラ１９以外に、例えばプリント基板４ａに接着
剤を塗布するための接着剤ディスペンサなどを搭載する
ことも可能である。

【００２６】本実施形態の部品装着装置１は、前工程設
備Ａにより組み立てられたプリント基板を上記部品装着
部４まで搬入し、該部品装着部４にて電子部品が装着さ
れた装着済プリント基板４ａを後工程設備Ｂまで搬出す
る部品搬送部２０を備えている。

【００２７】この部品搬送部２０は、ベース本体２ａ上
の右側端部に並列配置された一対の搬入レール２１，２
１及び搬出レール２２，２２と、該搬入，搬出レール２
１，２２に沿ってＸ軸方向に往復移動する搬入，搬出台
車２３，２４と、該各台車２３，２４をそれぞれ独立し
て往復駆動するタイミングベルト２５，２５及び回転駆
動モータ２６と、上記搬入，搬出台車２３，２４の上方
に配置され該台車２３，２４にセットされたプリント基
板を把持する移載部材２７，２７と、各移載部材２７を
上下方向（Ｚ軸方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）に移動
駆動する移載駆動機構（不図示）とから構成されてい
る。

【００２８】前工程設備Ａの受け渡し位置に待機する搬
入台車２３に、該前工程設備Ａにて組み立てられたプリ
ント基板を移送し、この状態で搬入台車２３が部品装着
部４に並行となる位置まで移動する。次いで移載部材２
７が搬入台車２３のプリント基板を部品装着部４の所定
位置に移送してセッティングする。

【００２９】プリント基板への部品装着が終了すると、
移載部材２７が装着済みプリント基板を搬出台車２４に
移送し、該搬出台車２４が後工程設備Ｂの受渡し位置ま
で移動する。

【００３０】そして上記部品撮像装置７は、部品供給部
３と部品装着部４との間に配設されており、上記ベース
部材２にボルト締め固定された支持部材３０に撮像手段
としての撮像カメラ３１を固定するとともに、照明装置
３２を固定して構成されている。この撮像カメラ３１
は、ランダムシャッタ式のものであり、レンズ３１ａが
垂直上方を指向し、かつ上記吸着ノズル５の軌道線上に
位置するように配置されている。

【００３１】また照明装置３２は、環状のストロボ式光
源３３と、該光源３３を収納し、上部が開口した環状の
照明ケース３４と、該照明ケース３４の環孔３４ａ内に
挿入配置された遮蔽筒３５とから構成されている。この
遮蔽筒３５は上記撮像カメラ３１のレンズ３１ａの上端
周縁部を覆うとともに電子部品Ａに近接するよう上方に
延びており、これにより光源３３からの照明光がレンズ
３１ａに直接入射するのを防止するとともに、電子部品
Ａの下面に直接当たるのを防止している。

【００３２】上記吸着ノズル５は、ホルダ５ａの軸芯に
ノズル本体５ｂを進退可能にかつ下方に付勢して配置
し、該ノズル本体５ｂの凸部５ｃに吸着孔５ｄを開口さ
せた概略構造のものである。なお、上記吸着孔５ｄは真
空源に接続されている。そして上記ホルダ５ａの下端面
である反射面５ｅには、黒色の基準マークＭが形成され
ている。ここで上記基準マークＭの上記ノズル本体５ｂ
の中心ｍからのＸ軸方向、Ｙ軸方向の距離はそれぞれ
０，Ｙｏに設定されている。

【００３３】また上記ホルダ５ａは乳白色からなるセラ
ミック等により形成されたものであり、これにより上記
光源３３からの照明光は反射面５ｅで拡散反射して電子
部品Ａを背面側（上側）から照射するようになってい
る。なお、上記ホルダを金属製のものとし、これの反射
面のみに乳白色を塗布してもよい。

【００３４】上記部品撮像装置７は、装着ヘッド６が部
品供給部３から部品装着部４に直線移動する際に上記吸
着ノズル５に吸着保持された電子部品Ａに照明装置３２
により照明光を照射するとともに、撮像カメラ３１によ
り撮像し、該撮像された電子部品Ａの吸着ノズル５の中
心点ｍに対するＸ軸，Ｙ軸，θにおけるずれを求め、こ
のずれに応じてワーク（電子部品）位置補正量を算出す
る不図示の画像演算処理手段（ＣＰＵ）を備えている。

【００３５】上記ワーク位置の補正量を求めるに当って
は、図６に示すように、まず撮像タイミングのずれによ
るＹ軸方向の変位ΔＹを求める。即ち、撮像基準点０に
ノズル中心点ｍが一致しているときの基準画像における
撮像基準点０から基準マークＭまでの距離Ｙｏと撮像基
準点０にノズル中心ｍが一致していない補正すべき画像
における撮像基準点０から基準マークＭ´までの距離Ｙ
ｏ´との差として変位量ΔＹを求め、上記撮像基準点０
からワークまでの距離を上記変位量ΔＹに応じて補正す
ることにより、ワークの実際位置を求める。そしてこの
ワークの実際位置に基づいてワーク位置を補正する。

【００３６】次に、上記部品装着装置１による電子部品
の装着動作について説明する。

【００３７】まず、電子部品Ａをパレット３ａの各収納
凹部に供給し、部品供給部３がＸ軸方向に移動するとと
もに、装着ヘッド６がＹ軸方向に移動して所定のピック
アップ位置（吸着ノズル中心ｍが収納凹部中心と一致す
る位置）に位置決めを行なう。このピックアップ位置に
て固定部材４０が下降して各吸着ノズル５で電子部品を
吸着保持し、この後吸着ノズル５が上昇する。

【００３８】このピックアップ工程時に、多目的ヘッド
１７が部品装着部４にセットされたプリント基板４ａの
上方に移動し、カメラ１９がプリント基板４ａを撮像
し、画像演算処理手段が目標装着位置（目標載置位置）
に対するＸ軸，Ｙ軸の補正量を算出する。なお、撮像後
には多目的ヘッド１７は装着ヘッド４と干渉しない位置
に退避する。

【００３９】上記ピックアップ工程に続いて、上記装着
ヘッド６が部品装着部４の上方まで直線移動する。この
移動中に電子部品Ａに照明光を照射するとともに、該電
子部品Ａを撮像カメラ３１が撮像し、画像演算処理手段
が電子部品Ａの吸着ノズル５の中心点ｍに対するＸ軸，
Ｙ軸，及びθ方向のワーク位置補正量を算出する。

【００４０】このワーク位置補正量の算出に当っては、
上述の方法により、撮像タイミングのずれに基づくＹ軸
方向の変位量ΔＹを求め、この変位量ΔＹに応じてノズ
ル位置補正量を補正して実際のワーク位置を求め、この
実際のワーク位置に基づいてＸ軸，Ｙ軸及びθの実質補
正量を決定する。

【００４１】そして、装着ヘッド６が部品装着部４のプ
リント基板４ａの上方に移動する。このとき電子部品Ａ
がプリント基板４ａの目標載置位置と一致するように、
上記実質補正量に基づいて部品装着部４によるＸ軸方向
の位置決めが行われるとともに、装着ヘッド６によるＹ
軸方向の位置決めが行なわれ、さらに各吸着ノズル５に
よるθ方向の位置決めが行なわれる。

【００４２】続いて固定部材４０が下降して電子部品Ａ
をプリント基板４ａの目標載置位置に装着する。この
後、固定部材４０が上昇し、次の電子部品をピックアッ
プ行なうべき位置まで戻る。このような一連の動作を繰
り返すことにより、各電子部品がプリント基板４ａ上に
装着される。しかる後、装着済プリント基板４ａは移載
部材２７を介して搬出台車２４に移送され、後工程設備
Ｂまで搬出される。

【００４３】このように本実施形態によれば、吸着ノズ
ル５の反射面５ｅに基準マークＭを形成し、撮像基準点
０から基準マークＭまでの距離により撮像タイミングの
ずれによる吸着ノズル５の変位量ΔＹを求め、該変位量
ΔＹに応じて電子部品Ａの位置を補正するようにしたの
で、目標載置位置に対する部品の位置決め精度を確保す
ることができる。

【００４４】本実施形態では、吸着ノズル５を乳白色の
ものとし、光源３３からの照明光を反射面５ｅで反射さ
せて電子部品Ａに背面から照射したので、反射照明方式
でありながら透過照明方式の如く鮮明なシルエットを得
ることができる。また上記吸着ノズル５の下端面が反射
板として機能することから、従来の別部品からなる反射
板を不要にでき、吸着ノズル周りの大型化，及びコスト
上昇を抑制できる。

【００４５】また本実施形態では、電子部品Ａと撮像カ
メラ３１との間に、光源３３を配置するとともに、撮像
カメラ３１及び上記電子部品Ａに直接照明光が入射する
のを防止する遮蔽筒３５を配置したので、より鮮明なシ
ルエットを撮像することができ、画像処理の精度を高め
ることができる。また画像を鮮明にすることができるの
で、電子部品の形状，大きさを読み取ることも可能であ
り、種類の判別も精度よく行なうことができる。

【００４６】なお、上記実施形態では、電子部品をプリ
ント基板に装着する場合を説明したが、本発明のワーク
位置の補正方法の適用範囲はこれに限られるものではな
く、例えば精密機械部品，電気部品の組立にも適用で
き、要は部品の直線移動中に画像処理を行なうようにし
た場合であれば適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による部品装着装置が配設
された部品装着装置の全体構成図である。

【図２】上記部品撮像装置の側面図である。

【図３】上記部品撮像装置の斜視図である。

【図４】上記部品撮像状態を示す概略図である。

【図５】上記部品装着装置の吸着ノズルの底面図であ
る。

【図６】上記部品装着装置による補正方法を示す図であ
る。

【図７】本発明の成立過程を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 部品装着装置 ５ 吸着ノズル（部品保持部材） ５ｅ 反射面（部品保持部） ３１ 撮像カメラ（撮像手段） ３３ 光源 ３５ 遮蔽筒 Ａ 電子部品 Ｍ 基準マーク ΔＹ 変位量 ０ 撮像基準点

フロントページの続き (72)発明者 菜嶋 保積 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 池田 芳則 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 CC04 CC08 EE03 EE24 EE25 EE33 EE37 EE38 FF24 FF26 FF28 FG04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を部品保持部材により保持した状態
   で直線移動させ、該移動過程で上記部品に照明光を照射
   しつつ該部品を撮像しこれを画像処理することにより部
   品の位置補正を行い、目標とする載置位置に上記部品を
   載置するようにした部品装着装置において、上記部品保
   持部材の少なくとも部品保持部を乳白色とするととも
   に、該部品保持部に基準マークを形成し、該基準マーク
   に基づいて撮像基準点に対する部品保持部材の変位量
   を、該変位量に基づいて部品の位置補正を行うようにし
   たことを特徴とする部品装着装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記部品保持部を、
   吸着孔を有する凸部と、上記照射光を反射させて上記凸
   部に吸着された部品に背面から照射する乳白色の反射面
   とを備えたものとしたことを特徴とする部品装着装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、上記部品の移
   動経路の略垂直下方に撮像手段を配置し、該撮像手段と
   上記部品移動経路との間に光源を配置し、かつ該光源か
   らの照明光が上記撮像手段に直接入射するのを防止する
   とともに、上記部品に直接当るのを防止する遮蔽筒を配
   設したことを特徴とする部品装着装置。