JP2002079484A - 吸着ノズルおよび電気部品保持位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着ノズルの耐久性向上と装着精度向上との少
なくとも一方を得る。 【解決手段】吸着ノズル６４は、負圧により電気部品２
８を吸着するもので、嵌合部１２０と、吸着面７０を有
するノズル部１２２と、ノズル部１２２の基端から半径
方向外向きに延び出す光放射部１２４とを備える。光放
射部１２４は、ノズル部１２２側の面が蛍光面１４０で
あり、ノズル部１２２の先端からの軸方向距離が増大す
るにつれて直径が直線的に減少するテーパ形状をなす。
ノズル部１２２は、先端側から基端側に向かうに従って
直径が直線的に増加するテーパ形状を有し、その外周面
が反射面１４４を構成する。撮像位置には発光器１５２
とＣＣＤカメラ１５４とを設け、発光器１５２からの紫
外線を蛍光面１４０が吸収して可視光線を放射し、電気
部品２８を背後から照明する。蛍光面１４０からノズル
部１２２に向かって放射された光は、反射面１４４によ
り下向きに反射され、明るい均一な背景となり、電気部
品２８の鮮明なシルエット像を取得できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着ノズルに関す
るものであり、特に、吸着ノズルの耐久性の向上に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】吸着ノズルは、例えば、対象物としての
電気部品を回路基材としてのプリント配線板に装着する
等の目的で、対象物を吸着保持するために使用されるも
のであり、先端の吸着面に開口する吸気通路を有するノ
ズル部を備える。この吸着ノズルによる電気部品の保持
位置検出のために撮像および画像処理が行われることが
ある。その際、電気部品のシルエット像が取得される場
合には、ノズル部の基端から半径方向外向きに延び出た
光放射面を有する光放射部が設けられ、その光放射面か
ら可視光線，紫外線等の光が放射され、電気部品のシル
エット像が取得される。吸着ノズルの外形が電気部品の
外形からはみ出せば、画像処理が複雑になるとともに、
電気部品の保持位置の検出精度が低下するため、一般
に、電気部品の外形より外形の小さい吸着ノズルが使用
される。また、電気部品が特に小さい等の理由で、やむ
を得ず電気部品より外形が大きいノズル部が使用される
場合もあるが、その場合に、吸気通路が電気部品により
完全に閉塞されない状態になれば、電気部品の吸着が不
完全になり、電気部品の吸着ミスあるいは脱落の原因に
なる。この事情は、電気部品の保持位置検出が電気部品
からの反射光に基づいて行われる場合や、電気部品の保
持位置検出のための撮像が行われない場合でも同じであ
る。

【０００３】したがって、比較的小さい電気部品を保持
するノズル部は細くせざるを得ないのであるが、ノズル
部には電気部品の吸着あるいは装着時に、ある程度の負
荷がかかることを避け得ず、従来は、ノズル部に曲がり
が生じ、それによって吸着ノズルの寿命が短くなってい
たのが実情であった。その結果、吸着ノズルの交換の頻
度が高くなって装置コストが上昇し、しかも、ノズル交
換のために装着機の稼働率が低下して、生産性が低下す
るという問題があった。また、ノズル部が細くなれば、
ノズル部が振動し易くなり、電気部品をプリント配線板
に装着する際の精度低下の一因ともなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、吸着ノズルの耐
久性の向上と装着精度の向上との少なくとも一方を達成
することを課題としてなされたものであり、本発明によ
って、下記各態様の吸着ノズルが得られる。各態様は請
求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に
応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これ
は、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、
本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが
以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべき
ではない。また、一つの項に複数の事項が記載されてい
る場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければ
ならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用
することも可能なのである。

【０００５】（１）先端の吸着面に開口する吸気通路を
有するノズル部を備えた吸着ノズルであって、前記ノズ
ル部の少なくとも先端部が、先端側から基端側に向かう
に従って直径が漸増する形状を有することを特徴とする
吸着ノズル（請求項１）。ノズル部の少なくとも先端部
を、先端側から基端側に向かうに従って直径が漸増する
形状とすれば、先端部を細くして先端面の外形が対象物
の外形からはみ出さないようにし、あるいははみ出し量
を少なくしつつ、基端側を先端側より太くすることがで
き、ノズル部の曲げ強度が増し、耐久性が向上する。あ
るいは、先端部が細い割りには曲げ剛性が大きくなって
ノズル部が振動し難くなり、電気部品等の対象物をプリ
ント配線板等の回路基材へ装着する場合に装着精度が向
上する効果が得られる。ノズル部の曲げ強度あるいは曲
げ剛性向上の点では、次項に記載のように、ノズル部全
体を先端側から基端側に向かうに従って直径が漸増する
形状とすることが望ましい。 （２）前記ノズル部が、先端から基端まで直径が漸増す
る形状を有する (1)項に記載の吸着ノズル。 （３）前記ノズル部が、先端側から基端側に向かうに従
って直径が直線的に増加するテーパ形状を有する (1)項
または (2)項に記載の吸着ノズル。ノズル部は、発光器
等の形状，寸法，位置等に応じて、直径が非線型に変化
するものとする方がよい場合もあるが、線型に変化する
ものとしてもほぼ目的を達し得る場合が多く、かつ、製
造が容易となる。 （４）前記ノズル部の基端から半径方向外向きに延び出
た光放射面を有する光放射部を備える (1)項ないし (3)
項のいずれか一つに記載の吸着ノズル。 （５）前記光放射部の少なくとも外周部の光放射面が、
外周側から内周側に向かうに従って前記ノズル部の先端
からの軸方向距離が漸増する向きに傾斜させられた (4)
項に記載の吸着ノズル（請求項２）。光放射部の少なく
とも外周部の光放射面を外周側から内周側に向かうに従
ってノズル部の先端からの軸方向距離が漸増する向きに
傾斜させれば、光放射部の光放射面から放射される光が
吸着ノズルの中心軸線に向かって集まり易く、対象物の
シルエット像を取得する場合に、明るい均一な背景とな
り、対象物の良好なシルエット像が得られる。特に、
(8) 項に記載のようにノズル部の外周面を反射面とする
場合には、光放射面からこの反射面に向かって放射光を
集光させ易く、特に有効である。 （６）前記光放射部の光放射面全体が、外周側から内周
側に向かうに従って前記ノズル部の先端からの軸方向距
離が漸増する向きに傾斜させられた (4)項または(5)項
に記載の吸着ノズル。 （７）前記光放射面が、前記ノズル部の先端からの軸方
向距離が増大するにつれて直径が直線的に減少するテー
パ形状を有する (4)項ないし (6)項のいずれか一つに記
載の吸着ノズル。光反射面は、ノズル部，発光器等の形
状，寸法，位置等に応じて、直径が非線型に変化するも
のとする方がよい場合もあるが、線型に変化するものと
してもほぼ目的を達し得る場合が多く、かつ、製造が容
易となる。 （８）前記ノズル部の少なくとも直径が漸増する部分の
外周面が反射面とされた(1)項ないし (7)項のいずれか
一つに記載の吸着ノズル（請求項３）。ノズル部の少な
くとも直径が漸増する部分の外周面を反射面とすれば、
光放射面から放射された光がノズル部の外周面によりノ
ズル部の先端側へ反射され、吸着面に吸着された対象物
の均一な背景を形成することが容易となる。 （９）前記光放射面が、発光器から前記ノズル部の先端
側から基端側に向かって放射される紫外線を吸収して可
視光線を放射する蛍光面である (4)項ないし (8)項のい
ずれか一つに記載の吸着ノズル。この態様の吸着ノズル
を、紫外線を遮断する一方、可視光線の通過を許容する
フィルタと、紫外線に感光せず可視光線に感光する撮像
素子との少なくとも一方を備えた撮像装置と組み合わせ
て使用すれば、対象物により反射された紫外線によって
対象物のシルエット像が明るくなり、対象物の外形検出
の精度が低下することを良好に回避することができる。 （１０）前記光放射面が、発光器から前記ノズル部の先
端側から基端側に向かって放射される光を反射する反射
面である (4)項ないし (8)項のいずれか一つに記載の吸
着ノズル。可視光線，紫外線等の光が対象物になるべく
照射されないようにするために、遮蔽部材を設けること
が望ましい。 （１１）前記光放射部が、内部に光源を備え、その光源
から放射される光を前記光放射面から放射する発光部で
ある (4)項ないし (8)項のいずれか一つに記載の吸着ノ
ズル。 （１２） (1)項ないし (11) 項のいずれか一つに記載の
吸着ノズルと、少なくとも一時期に前記吸着ノズルと同
心となる位置に配設され、前記ノズル部の先端側から基
端側に向かって光を放射する円環状の光源と、前記一時
期に前記ノズル部に吸着された電気部品を撮像する撮像
装置と、その撮像装置により取得された画像データを処
理することにより前記吸着ノズルに対する前記電気部品
の相対位置を検出する画像処理装置とを含み、かつ、前
記撮像装置の撮像面において前記電気部品の像の周囲に
形成される背景像の明るさのむらが２５％以下となるよ
うに、前記ノズル部，光放射面および光源の形状寸法が
選定された電気部品保持位置検出装置（請求項４）。背
景像の明るさのむらが大きい場合には、電気部品の像と
背景像との境界、すなわち電気部品の外形線を精度よく
検出することができない。背景像の明るさのむらは画像
処理によりある程度対処し得るが、むらが２５％以下と
なるように、ノズル部，光放射面および光源の形状寸法
が選定されることが望ましく、２０％以下，１５％以下
となるようにされることがさらに望ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である吸
着ノズルおよび電気部品保持位置検出装置を備える電気
部品装着システムを図面に基づいて詳細に説明する。図
１に示すように、本電気部品装着システムのベース１０
上には、配線板コンベヤ１２，２個ずつの電気部品供給
装置１４，１５および電気部品搬送装着装置１６，１７
が設けられている。配線板コンベヤ１２は、本発明とは
直接関連がないため簡単に説明するが、２つのメインコ
ンベヤ１８，１９と、１つずつの搬入コンベヤ２０およ
び搬出コンベヤ２２とを備えている。メインコンベヤ１
８，１９はそれぞれ、回路基材たるプリント配線板２４
を位置決め支持する配線板位置決め支持装置を備えてお
り、プリント配線板２４の搬送方向（配線板搬送方向は
図１において左右方向であり、配線板搬送方向をＸ軸方
向とする）と水平面内において直角な方向（Ｙ軸方向と
する）に並んで配設されている。搬入コンベヤ２０は、
メインコンベヤ１８あるいは１９にプリント配線板２４
を搬入し、搬出コンベヤ２２は、メインコンベヤ１８あ
るいは１９から、電気部品の装着が済んだ電気回路たる
プリント回路板を受け取る。

【０００７】電気部品供給装置１４，１５はそれぞれ、
フィーダ支持台上に着脱可能に固定された複数の電気部
品フィーダ２６（以下、フィーダ２６と略称する）を備
えている。複数のフィーダ２６は、電気部品を供給する
各部品供給部がＸ軸方向に平行な一直線上に並ぶ状態で
フィーダ支持台上に固定されている。フィーダ２６は、
例えば、複数の電気部品を等間隔に保持させられたテー
プを送ることにより電気部品を部品供給部に送るもので
もよく、あるいは、ケーシング内に収容された電気部品
を振動，傾斜，空気流，コンベアベルト等あるいはそれ
らの組み合わせにより一列に並べて部品供給部へ送り、
１個ずつ供給するもの等、種々の形態を採用可能であ
る。部品供給部は、電気部品搬送装着装置１６，１７が
電気部品を取り出す部品取出部でもある。

【０００８】電気部品搬送装着装置１６，１７は、電気
部品供給装置１４，１５から取り出した対象物としての
電気部品２８を搬送し、メインコンベヤ１８あるいは１
９に位置決め支持されたプリント配線板２４に装着す
る。電気部品搬送装着装置１６，１７はそれぞれ、装着
ヘッド３０，３１と、Ｘ軸スライド３２，３３およびＹ
軸スライド３４，３５を備えて装着ヘッド３０，３１を
水平面内の任意の位置へ移動させるＸＹロボット３６，
３７とを有している。これら装着ヘッド３０，３１およ
びＸＹロボット３６，３７は同様に構成されており、装
着ヘッド３０およびＸＹロボット３６を代表的に説明す
る。Ｙ軸スライド３４はベース１０上にＹ軸方向に移動
可能に設けられ、Ｘ軸スライド３２はＹ軸スライド３４
上にＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｙ軸スライ
ド３４は、サーボモータ３８を駆動源とし、サーボモー
タ３８の回転を直線運動に変換してＹ軸スライド３４に
伝達する運動変換装置を含むＹ軸スライド移動装置によ
りＹ軸方向に移動させられる。Ｘ軸スライド３２も同様
に、サーボモータ４２を駆動源とし、運動変換装置を含
むＸ軸スライド移動装置によりＸ軸方向に移動させられ
る。

【０００９】装着ヘッド３０は、図２に示すように、Ｘ
軸スライド３２に垂直軸線まわりに間欠回転可能に取り
付けられた回転体５０を有している。回転体５０は、サ
ーボモータ５２を駆動源とする回転駆動装置により、正
逆両方向に任意の角度回転させられる。サーボモータ５
２および前記サーボモータ３８，４２は、電動モータの
一種である電動回転モータであって、回転角度および回
転速度の精度の良い制御が可能なモータであり、サーボ
モータに代えてステップモータを用いてもよい。

【００１０】回転体５０には、複数個の保持軸６０が等
角度間隔に設けられ、保持軸６０の回転体５０から突出
した各下部に、電気部品２８を吸着保持する吸着ノズル
６４が保持されている。これら保持軸６０はそれぞれ、
回転体５０に、回転体５０の回転軸線に平行な方向に移
動可能かつ自身の軸線まわりに回転可能に嵌合されてお
り、回転体５０の回転時に保持軸６０が回転体５０の回
転軸線を中心として旋回させられる。複数の保持軸６０
は、回転体５０が保持軸６０の配設角度間隔に等しい角
度間欠回転させられることにより、部品吸着装着位置，
撮像位置を含む複数の停止位置に順次停止させられる。
部品吸着装着位置は、電気部品供給装置１４，１５から
の電気部品２８の取出しと、プリント配線板２４への装
着とを行う位置である。保持軸６０はまた、回転体５０
の回転軸線に平行な方向に移動可能に設けられるととも
にカムフォロワ５４が設けられ、回転体５０を回転可能
に支持するＸ軸スライド３２に設けられた固定カム５６
のカム面５８に追従するようにされている。保持軸６０
は、回転体５０との間に設けられた付勢装置の一種であ
る弾性部材であって、ばね部材たる圧縮コイルスプリン
グ６１により上方へ付勢され、カムフォロワ５４がカム
面５８に接触させられている。このカム面５８は、回転
体５０の回転軸線を中心とする円環状であって、回転軸
線と直角に設けられるとともに、周方向において高さが
変化する部分を有する。そのため、回転体５０の回転に
より、保持軸６０がカム面５８の高さが変化する部分に
沿って移動するとき、保持軸６０は回転体５０の回転軸
線に平行な方向に移動させられるのであり、カム面５８
の最も低い部分に対応する位置が部品吸着装着位置とさ
れ、カム面５８の最も高い部分に対応する位置が撮像位
置とされている。

【００１１】Ｘ軸スライド３２の上記部品吸着装着位置
に対応する位置には、昇降装置６２（図４参照）が設け
られ、保持軸６０が昇降させられる。昇降装置６２は、
例えば、特開平１１−２２０２９４号公報に記載のよう
に、サーボモータ等の駆動モータを駆動源と、駆動源の
駆動により昇降させられ、カムフォロワ５４と係合させ
られる移動部材とを備えるものとすることができる。移
動部材は、移動部材に設けられた昇降駆動部の下面が、
固定カム５６のカム面５８と連続し、固定カム５６の一
部を構成する上昇位置と、カム面５８より下方に位置す
る下降位置との間で昇降させられる。保持軸６０が回転
体５０の回転により部品吸着装着位置に至り、カムフォ
ロワ５４が上記昇降駆動部の下面に係合した状態で移動
部材が下降させられることにより、保持軸６０および吸
着ノズル６４が下降させられる。移動部材が上昇させら
れれば、保持軸６０は圧縮コイルスプリング６１の付勢
力により上昇させられる。あるいは、各保持軸６０を個
別に昇降させる昇降装置をそれぞれ設けてもよい。この
昇降装置は、特開平１１−２１４８９７号公報に記載の
ように、流体圧シリンダを含むものとすることができ
る。また、Ｘ軸スライド３２および保持軸６０には、保
持軸６０を自身の軸線まわりに回転させて、吸着ノズル
６４により保持された電気部品２８の回転位置誤差を修
正し、あるいは回転位置を変更する回転装置が設けられ
ているが、説明は省略する。

【００１２】吸着ノズル６４は負圧により電気部品２８
を吸着するものであり、保持軸６０内に設けられた通路
６６，回転体５０に設けられた圧力切換弁６８に接続さ
れており、圧力切換弁６８は回転体５０内に設けられた
通路（図示省略）等を介して図示しない負圧供給装置に
接続されている。圧力切換弁６８は、後述する制御装置
の制御により、吸着ノズル６４内の通路の圧力を大気圧
以上の圧力から負圧に切り換え、吸着ノズル６４の吸着
面７０に電気部品２８を吸着させる負圧供給状態と、吸
着ノズル６４の通路内の圧力を負圧から大気圧以上の圧
力に切り換え、吸着ノズル６４に電気部品２８を解放さ
せる解放状態とに切り換えられる。なお、回転体５０内
に設けられた通路は、回転体５０が回転しても、Ｘ軸ス
ライド３２側に設けられて負圧供給装置に連通させられ
た通路との連通が保たれるようにされている。

【００１３】吸着ノズル６４は、図３に示すように、ア
ダプタ８０を介して保持軸６０に取り付けられている。
アダプタ８０は、保持軸６０の下端部に設けられたノズ
ル保持部８２に形成された嵌合穴８４に軸方向に相対移
動可能に嵌合されている。アダプタ８０は、ノズル保持
部８２に等角度間隔に設けられた複数の保持部材８６
（図３には代表的に１個のみ図示）によって保持される
とともに、付勢装置の一種である弾性部材であって、ば
ね部材たる圧縮コイルスプリング８８により、ノズル保
持部８２から下方へ突出する向きに付勢されている。

【００１４】ノズル保持部８２には、保持軸６０の軸線
に平行に延びる複数の切欠９０が等角度間隔に形成さ
れ、前記複数の保持部材８６の各々が回動可能に嵌合さ
れるとともに、ノズル保持部８２に巻き付けられたリン
グ状のばね部材９２によってノズル保持部８２に保持さ
れている。保持部材８６の切欠９０に嵌合された部分の
上側には、ノズル保持部８２の中心側に突出する突部９
４が設けられるとともに、ノズル保持部８２に形成され
た切欠９６に嵌入させられており、この突部９４の切欠
９６の底面への当接部を中心として、保持部材８６がそ
の長手方向に直角で、ノズル保持部８２の保持部材８６
が取り付けられた部分に対する接線方向に延びる軸線ま
わりに回動可能である。

【００１５】さらに、保持部材８６の突部９４の上側に
は操作部９８が突設され、ノズル保持部８２に形成され
た切欠１００に嵌入させられている。保持部材８６は、
切欠９０への嵌合と、操作部９８の切欠１００への嵌入
とによって、保持軸６０の軸線と直交する軸線まわりの
回動が阻止されている。

【００１６】保持部材８６の下部は、アダプタ８０の大
径の係合部１０４に形成された切欠１０６に嵌合されて
おり、ノズル保持部８２とアダプタ８０との相対回転を
阻止している。また、保持部材８６の下端部にはアダプ
タ８０側へ突出する係合突部１０８が突設され、この係
合突部１０８が係合部１０４に下方から係合することに
より、アダプタ８０の嵌合穴８４からの抜出しを防止し
ている。この状態で前記操作部９８を押して保持部材８
６をばね部材９２の付勢力に抗して回動させ、係合突部
１０８と係合部１０４との係合を解くことにより、アダ
プタ８０をノズル保持部８２から外すことができる。

【００１７】吸着ノズル６４は、ノズル本体部としての
嵌合部１２０，ノズル部１２２および嵌合部１２０とノ
ズル部１２２との間に半径方向外向きに延び出す状態で
設けられた光放射部１２４を一体的に備えるものであ
る。ノズル部１２２の先端面である下面が、吸着ノズル
６４の中心線方向に直角な平面をなし、電気部品２８を
吸着保持する吸着面７０とされている。光放射部１２４
は、ノズル部１２２の基端部側から半径方向外向きに延
び出す。吸着ノズル６４内の通路１２８は、吸着ノズル
６４の中心線を貫通し、吸着面７０に開口している。通
路１２８が吸気通路を構成している。嵌合部１２０は、
その外周面が光放射部１２４に近づくにつれて中心線か
ら遠ざかる向きに傾斜するテーパ外周面を有するテーパ
部１２０とされ、アダプタ８０に設けられた被嵌合部の
一種である嵌合穴たるテーパ穴１３２にテーパ嵌合され
るとともに、ばね部材１３４によりアダプタ８０に保持
されている。ばね部材１３４はほぼコの字形をなし、コ
の字の一対の腕部においてアダプタ８０に形成された一
対の切欠１３６に嵌合され、それら腕部間の距離は先端
ほど狭くされた締まり勝手とされている。また、それら
腕部間の先端部は互いに接近する向きに曲げられ、アダ
プタ８０からの脱落が防止されている。

【００１８】テーパ状の嵌合部１２０がテーパ穴１３２
に嵌合されれば、ばね部材１３４は嵌合部１２０に形成
された円環状の嵌合溝１３８に嵌入し、嵌合部１２０に
係合して吸着ノズル６４を保持するとともに、テーパ穴
１３２内に引き込んで位置決めする。吸着ノズル６４
は、ばね部材１３４の引込力を超える力をアダプタ８０
から抜け出す方向に加えることにより、アダプタ８０か
ら取り外すことができる。このアダプタ８０がノズルチ
ャックを構成しているのであり、アダプタ８０がチャッ
ク保持部材たる保持軸６０に着脱可能に保持されてい
る。保持軸６０は、アダプタ８０を介して吸着ノズル６
４を保持しているとも言える。

【００１９】光放射部１２４は、概して円板状をなし、
そのノズル部１２２側の面である下面が、ノズル部１２
２の先端からの軸方向距離が増大するにつれて直径が直
線的に減少するテーパ形状をなす。光放射部１２４の下
面は、蛍光材料の層が形成された蛍光面１４０をなし、
紫外線を吸収して可視光線を放射する。

【００２０】ノズル部１２２は、吸着面７０側である先
端側から基端側に向かうに従って直径が直線的に増加す
るテーパ形状を有し、その外周面が鏡面加工が施されて
反射面１４４を構成している。鏡面である反射面１４４
は、メッキ加工等により形成することも可能であるが、
本実施形態においては、研磨加工によって鏡面とされて
いる。吸着ノズル６４は、電気部品２８の種類に応じて
適宜選択され、吸着保持する電気部品２８の外形よりも
小さい直径の吸着面７０を有するものが選択される。

【００２１】Ｘ軸スライド３２の前記撮像位置に対応す
る位置には、図５に示すように、発光器１５２と撮像装
置１５４とが設けられている。本実施形態における発光
器１５２は、リングランプであり、撮像位置に位置させ
られた吸着ノズル６４と同心となる位置であって、軸方
向において吸着ノズル６４と撮像装置１５４との間に設
けられ、吸着ノズル６４のノズル部１２２の先端側から
基端側に向かって紫外線を放射する。撮像装置１５４
は、本実施形態においては、レンズを含む光学系を備え
たＣＣＤカメラにより構成されており、撮像位置に位置
決めされた電気部品２８のプリント配線板２４に装着さ
れる側の面である下面（裏面）と対向するように設けら
れ、その下面の像を下面に垂直な方向から撮像する。な
お、撮像装置１５４は可視光線に感光し、紫外線には殆
ど感光しないものである。

【００２２】上記配線板コンベヤ１２，電気部品供給装
置１４，１５および電気部品搬送装着装置１６，１７等
を制御する制御装置１６０は、ＰＵ１６２，ＲＯＭ１６
４，ＲＡＭ１６６およびそれらを接続するバス１６８を
有するコンピュータ１７０を主体とするものである。バ
ス１６８には入力インタフェース１７２が接続され、こ
の入力インタフェース１７２には、撮像装置１５４等が
接続されている。バス１６８にはまた、出力インタフェ
ース１７４が接続され、駆動回路１７６，１７７，１７
８，１７９，１８０，１８１を介してサーボモータ３
８，４２，５２，昇降装置６２，圧力切換弁６８，発光
器１５２等が接続されている。

【００２３】次に作動を説明する。２個の電気部品搬送
装着装置１６，１７は、メインコンベヤ１８とメインコ
ンベヤ１９とのいずれか一方により位置決め支持された
プリント配線板２４に交互に電気部品２８を装着する。
一方のメインコンベヤにおいて位置決め支持されたプリ
ント配線板２４について電気部品２８の装着が行われて
いる間、他方のメインコンベヤにおいてはプリント配線
板２４の搬出，搬入および位置決め支持が行われ、搬入
されたプリント配線板２４は電気部品２８の装着に備え
てメインコンベヤ上で待機させられる。電気部品搬送装
着装置１６は電気部品供給装置１４から電気部品２８を
取り出し、電気部品搬送装着装置１７は電気部品供給装
置１５から電気部品２８を取り出す。電気部品搬送装着
装置１６について、電気部品２８の取出し，装着を代表
的に説明する。

【００２４】電気部品２８の取出し時には、回転体５０
の間欠回転により、複数の保持軸６０が順次部品吸着装
着位置に位置決めされるとともに、ＸＹロボット３６に
より、電気部品２８を供給するフィーダ２６の部品供給
部上へ移動させられる。保持軸６０が部品吸着装着位置
へ到達する時、前記昇降装置６２の駆動源が起動され、
前記移動部材が下降させられるとともに、保持軸６０が
下降させられる。吸着ノズル６４が電気部品２８に接触
し、電気部品２８の表面を負圧により吸着した後、昇降
装置６２の移動部材が上昇させられるとともに、保持軸
６０が圧縮コイルスプリング６１の付勢により上昇させ
られ、吸着ノズル６４が電気部品２８をフィーダ２６か
ら取り出す。

【００２５】吸着ノズル６４が電気部品２８を取り出し
た後、撮像装置１５４の真上である撮像位置に至った後
（停止した状態が望ましい）、電気部品２８の保持姿勢
が撮像される。本実施形態においては、吸着ノズル６４
に保持されている電気部品２８のシルエット像が取得さ
れる。図５に示すように、発光器１５２がＯＮとされ、
吸着面７０に吸着された電気部品２８の下方から蛍光面
１４０に向かって紫外線が放射される。蛍光面１４０
は、照射された紫外線を吸収して可視光線を放射し、電
気部品２８を背後から可視光線によって照明する。蛍光
面１４０から放射される可視光線の一部は、吸着ノズル
６４のノズル部１２２にも照射されるが、ノズル部１２
２の外周面は、前述のように反射面１４４とされている
ため、ノズル部１２２の反射面１４４に照射された可視
光線は、下向きに反射され、電気部品２８を背後から照
明する。その結果、撮像装置１５４のＣＣＤカメラの撮
像面に電気部品２８の像が結ばれる。図６には、電気部
品２８の裏面に垂直な方向から見た場合の画像が示され
ている。ノズル部１２２の基端側の外径は、電気部品２
８の外形からはみ出す大きさではあるが、その外周面は
反射面１４４であるため、この部分も蛍光面１４０と同
様、明るい背景として認識される。この電気部品２８の
シルエット像の周囲に形成される背景像の明るさのむら
が１５％以下となるように、ノズル部１２２，蛍光面１
４０および発光器１５２の形状寸法が選定されている。
具体的には、ノズル部１２２の反射面１４４のテーパ
値，ノズル部１２２の基端部の直径ｄ，蛍光面１４０の
テーパ値，円環状の光源である発光器１５２の外径Ｄ１
および内径Ｄ２，発光器１５２から蛍光面１４０までの
距離Ｇ，発光器１５２から吸着面７０までの距離Ｈ等
が、上記条件を満たすように適宜の値に選定されてい
る。吸着ノズル６４の吸着面７０のみがシルエット像と
して認識されるのであるが、この吸着面７０が電気部品
２８の外形より小さいため、吸着面７０は電気部品２８
の像に隠れ、したがって、電気部品２８のみがシルエッ
ト像として認識されるのである。なお、ノズル部１２２
と光放射部１２４との境界部は、実際は明るい背景とな
って撮像装置１５４には認識されないのであるが、図６
には、理解を容易にするために、その境界線が図示され
ている。

【００２６】撮像装置１５４により取得された電気部品
２８のシルエット像の画像データ（例えば、２５６階調
等階調データや二値化データ）が制御装置１６０に供給
され、制御装置１６０において画像処理され、電気部品
の保持位置の検出が行われる。撮像により得られた電気
部品２８の画像データと、制御装置１６０のＲＡＭ１６
６に格納されている電気部品２８の正規像データ、すな
わち電気部品２８が吸着ノズル６４に正規の位置で保持
された場合の画像データとが比較される等により、電気
部品２８の中心位置誤差ΔＸおよびΔＹと回転位置誤差
Δθ（電気部品２８の吸着ノズル６４の回転軸線まわり
の回転角度誤差）とが演算される。電気部品２８はその
後、配線板コンベヤ１２の部品装着部位の上方へ移動さ
せられ、吸着ノズル６４による保持位置誤差（上記中心
位置誤差ΔＸ，ΔＹおよび回転位置誤差Δθ）が修正さ
れた状態で、プリント配線板２４に装着される。なお、
プリント配線板２４の水平位置誤差は、プリント配線板
２４に設けられた複数、例えば２個の基準マークを予め
図示しない撮像装置により撮像することにより算出され
ており、これら基準マークの位置誤差と、基準マークと
プリント配線板２４上に予定されている部品装着位置と
の相対位置関係とから、各部品装着部位のＸ，Ｙ両軸方
向の位置誤差が予め演算されてＲＡＭ１６６に格納され
ており、この部品装着部位の位置誤差も修正されて電気
部品２８がプリント配線板２４に装着される。これらの
修正は、吸着ノズル６４が撮像装置１５４上方からプリ
ント配線板２４の部品装着部位の上方に移動する間に行
われ、電気部品２８はプリント配線板２４の適正な位置
に適正な姿勢で装着される。

【００２７】本実施形態においては、光放射部１２４の
蛍光面１４０が光放射面を構成している。また、発光器
１５２が円環状の光源を構成しており、制御装置１６０
の、撮像装置１５４により取得された電気部品２８の画
像を処理して吸着ノズル６４による電気部品２８の保持
位置誤差を演算する部分が画像処理装置を構成し、吸着
ノズル６４，発光器１５２および撮像装置１５４が、上
記画像処理装置とともに電気部品保持位置検出装置を構
成している。

【００２８】本実施形態によれば、吸着ノズル６４のノ
ズル部１２２を基端側ほど太くすることにより、吸着ノ
ズル６４の曲げ強度を増大させることができ、耐久性に
優れた吸着ノズル６４が得られる。その結果、作業能率
が向上し、生産性の向上および製造コストの低減につな
がる。また、吸着ノズル６４の曲げ剛性が大きくなって
ノズル部１２２が振動し難くなり、電気部品２８のプリ
ント配線板２４への装着精度が向上する。ノズル部１２
２の基端側の外径が吸着面７０の直径より大きくなる場
合でも、ノズル部１２２の外周面が反射面１４４とされ
ることにより、認識される画像の、電気部品２８の像の
周囲に形成される背景像の明るさのむらが設定値以下に
抑えられ、背景が均一かつ十分な明るさを有するものと
なり、電気部品２８の鮮明なシルエット像を得ることが
できる。撮像装置１５４は、紫外線には感光しないた
め、発光器１５２から放射された紫外線が電気部品２８
あるいは周辺機器等に当たって撮像装置１５４に反射さ
れたりすることがあっても、シルエット像がそれらの紫
外線の影響を受けることもなく、乱れのない鮮明なシル
エット像が得られる。

【００２９】発光器を、可視光線を放射するものとして
もよい。この場合、吸着ノズル６４に一体的に設けられ
た光放射部１２４の光放射面である下面も、鏡面加工が
施された反射面とされる。鏡面は、メッキ等により反射
層を形成してもよいし、研磨加工で形成してもよい。吸
着ノズル６４に保持された電気部品２８の裏面（下面）
により可視光線が反射されてシルエット像が乱れること
を回避するために、発光器と吸着ノズルに保持される電
気部品２８との間に遮蔽部材が設けられることが望まし
い。発光器を、赤外線を多く含む光を放射するものとし
てもよい。

【００３０】発光器を、吸着ノズル６４に保持された電
気部品２８に対して撮像装置とは反対側に設けてもよ
い。例えば、図７に示すように、吸着ノズル２００に一
体的に設けられる光放射部の本体２０１のテーパ凹面
に、プリント基板の内側面に多数の発光ダイオードが格
子状に配列された発光部２０２を固定し、その発光部２
０２を、光を拡散させる半透明の拡散板２０３で覆っ
て、拡散板２０３の内側面（下面）をほぼ均一な光を放
射する光放射面２０４とするのである。上記プリント基
板および発光ダイオードについては、一般に知られたも
のであるため、図示および詳細な説明を省略する。発光
部２０２は、図示しないリード線によって駆動回路に接
続されている。駆動回路から電流が供給されれば、発光
部２０２の光放射面２０４からノズル部１２２に向かっ
て照明光が放射される。発光ダイオードとしては、可視
光線を放射するものが選択されており、ＣＣＤカメラを
含む撮像装置２１０は可視光線に感光するものである。
あるいは、発光部２０２を紫外線または赤外線を放射す
るものとし、撮像装置２１０を紫外線または赤外線に感
光するものとしてもよい。あるいはまた、撮像装置２１
０と発光部２０２との間に紫外線透過フィルタまたは赤
外線透過フィルタを設け、照明光の紫外線または赤外線
以外の成分を除去してもよい。フィルタを設ける形態
は、本発明のその他の実施形態についても適用可能であ
る。本体２０１，発光部２０２および拡散板２０３が光
放射部を構成しており、本実施形態は、光放射部内部に
光源を備える形態の一例である。撮像装置２１０により
得られた電気部品２８の像の画像処理等については前記
実施形態と同様であるため説明を省略するが、本実施形
態においても電気部品２８の良好なシルエット像が得ら
れる。

【００３１】吸着ノズルのノズル部の先端部のみがテー
パ形状を有するものとしてもよい。その一実施形態を図
８および図９に基づいて説明する。なお、前記実施形態
と同様に機能する部分については、同じ符号を付して説
明を省略し、異なる部分のみについて説明する。本実施
形態における電気部品搬送装着装置は、回転体５０に回
転体５０の回転軸線に平行な方向に移動可能かつ自身の
軸線まわりに回転可能に保持される保持軸３０２および
吸着ノズル３０４を備える。保持軸３０２は、回転体５
０から下方へ突出させられており、ノズル嵌合穴３０８
が同心に形成されるとともに、吸着ノズル３０４が軸方
向に相対移動可能に嵌合されている。吸着ノズル３０４
は、ノズル部保持体３１０と、ノズル部保持体３１０に
より保持されたノズル部３１２とを有し、付勢装置の一
種である弾性部材としての圧縮コイルスプリング３１６
によりノズル嵌合穴３０８から突出する向きに付勢され
ている。ノズル部保持体３１０がノズル本体部を構成し
ているのである。吸着ノズル３０４のノズル嵌合穴３０
８からの抜出しおよび保持軸３０２に対する回転は、ノ
ズル部保持体３１０に嵌合された係合部材たるピン３２
０が、ノズル嵌合穴３０８の周壁に形成された係合凹部
たる切欠３２２に係合することにより防止されている。
ノズル部保持体３１０の下端には、光放射部３２６が一
体的に設けられ、ノズル部３１２の基端から半径方向外
向きに延び出している。光放射部３２６は、概して円板
状をなし、光放射部３２６のノズル部３１２側の面であ
る下面は、吸着ノズル３０４の中心軸線に直角な平面を
なし、蛍光材料の層で覆われて蛍光面３２８が形成され
ている。蛍光面３２８は紫外線を吸収して電気部品２８
に向かって可視光線を放射する。

【００３２】吸着ノズル３０４は、負圧により電気部品
２８を吸着するものであり、内部に通路３３１を有し、
一端が通路６６を介して負圧供給装置に接続されるとと
もに、他端がノズル部３１２の先端の吸着面３３２に開
口している。通路３３１が吸気通路を構成している。ノ
ズル部３１２は、吸着面３３２を有する側の部分である
先端部３３４において、先端側から基端側に向かうに従
って直径が直線的に増加するテーパ形状をなしている。
また、ノズル部保持体３１０に嵌合される嵌合部である
基端部３３６は、直径が一定の円柱状をなしているた
め、ノズル部保持体３１０への嵌合が容易である。ノズ
ル部３１２の外周面は、前記実施形態と同様、鏡面加工
が施されて反射面３３８を構成している。吸着ノズル３
０４に保持された電気部品２８を撮像する撮像位置に
は、図９に示すように、前記実施形態と同様、紫外線を
放射する発光器１５２と、可視光線に感光し、紫外線に
感光しない撮像装置１５４とが設けられている。

【００３３】本実施形態においても、吸着ノズル３０４
のノズル部３１２を基端部３３６側を太くすることによ
り、曲げ強度，曲げ剛性を増大させることができるとと
もに、先端部３３４は電気部品２８より小径とされてシ
ルエット像の画像処理が複雑になることもない。また、
ノズル部３１２の外周面が反射面３３８とされることに
より、背景が十分明るくなり、電気部品２８の良好なシ
ルエット像が得られる。

【００３４】本実施形態を、図７に示す実施形態のよう
に、光放射部内部に光源を備える形態としてもよい。光
放射部３２６の下面を、図１〜図６に示す実施形態のよ
うにノズル部３１２の先端からの軸方向距離が増大する
につれて直径が直線的に減少するテーパ形状をなすもの
としてもよい。また、ノズル部３１２のテーパ形状とさ
れた先端部３３４の外周面のみに鏡面加工を施して反射
面としてもよい。上記各実施形態において、光放射部
を、その外周部の光放射面のみがノズル部の先端からの
軸方向距離が増大するにつれて直径が直線的に減少する
テーパ形状をなすものとしてもよい。

【００３５】上記各実施形態において、小形の電気部品
の外形より吸着ノズル６４，２００，３０４の吸着面７
０，３３２を小径にすることと、要求される曲げ強度を
確保することとを考慮して、ノズル部１２２，３１２の
外周面の形状と光放射部１２４，３２６の蛍光面１４
０，３２８および発光部２０２の光放射面２０４の形状
は適宜変更することができる。上記各実施形態で説明し
たように、直径が直線的に増加するテーパ形状とする以
外にも、直径が曲線的に増加する形状、例えば、凸に膨
らむ形状また凹に凹む形状にすることも可能である。

【００３６】上記各実施形態においては、吸着ノズル側
から電気部品の表面に向かって光を放射し、電気部品の
シルエット像を撮像する場合について説明したが、電気
部品の裏面に向かって光を放射し、裏面により反射され
る光に基づいて電気部品の反射像が撮像されるようにし
てもよい。この場合には、電気部品の明るい反射像が得
られることが多い。そのため、吸着ノズルのノズル部の
少なくともテーパ形状とされる部分の外周面を黒色等の
暗色とすることにより、電気部品を下方から照明する発
光器からの光が吸収されるようにすることが望ましい。
本実施形態における吸着ノズルにおいても、吸着ノズル
の曲げ強度，曲げ剛性が向上し、また、振動を抑制して
装着精度を向上させることができる。

【００３７】上記ＸＹロボット３６，３７，サーボモー
タ５２を含む回転駆動装置および昇降装置６２が、吸着
ノズル６４を移動させる移動装置を構成している。移動
装置は、これ以外にも、吸着ノズルを保持する保持軸が
移動部材に昇降可能に保持され、その移動部材がＸＹロ
ボット等により水平面内の任意の位置に移動させられる
構成としてもよい。この場合、移動部材を昇降させる昇
降装置とＸＹロボットとが移動装置を構成することにな
る。あるいはまた、電気部品供給装置とプリント配線板
を位置決め支持する配線板位置決め支持装置との少なく
とも一方が吸着ノズルに対して移動させられる形態とす
ることも可能である。さらに、電気部品供給装置，電気
部品装着装置および配線板コンベヤを１つずつ備える電
気部品装着システムに本発明を適用することも可能であ
る。

【００３８】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である吸着ノズルを含む電
気部品搬送装着装置および電気部品保持位置検出装置を
備える電気部品装着システムを概略的に示す平面図であ
る。

【図２】上記電気部品搬送装着装置の要部を示す正面断
面図である。

【図３】上記電気部品搬送装着装置の吸着ノズルをアダ
プタおよび保持軸とともに示す正面断面図である。

【図４】上記電気部品装着システムを制御する制御装置
のうち、本発明に関連の深い部分を示すブロック図であ
る。

【図５】上記吸着ノズルを、撮像装置および光源ととも
に示す正面断面図である。

【図６】上記吸着ノズルが電気部品を吸着した状態で電
気部品の裏面に垂直な方向から見た場合の画像を示す図
である。

【図７】本発明の別の実施形態である吸着ノズルおよび
電気部品保持位置検出装置を示す正面断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施形態である吸着ノズル
および電気部品保持位置検出装置を示す正面断面図であ
る。

【図９】上記吸着ノズルを含む電気部品保持位置検出装
置による電気部品の保持位置検出を説明するための正面
図である。

【符号の説明】

２８：電気部品 ６４：吸着ノズル ７０：吸着面
１２０：嵌合部 １２２：ノズル部 １２４：光放射部 １２８：通
路 １４０：蛍光面 １４４：反射面 １５２：発光器 １５４：撮像装
置 １６０：制御装置 ２００：吸着ノズル ２
０２：発光部 ２０４：光放射面 ２１０：撮像装
置 ３０４：吸着ノズル ３１０：ノズル部保持体
３１２：ノズル部 ３２６：光放射部 ３２
８：蛍光面 ３３１：通路 ３３２：吸着面 ３
３４：先端部 ３３６：基端部 ３３８：反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯貝 武義 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 (72)発明者 岩城 範明 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 DS01 FS01 FT01 KS03 NS17 3F059 AA03 AA14 BA09 DA02 DB04 DB09 DC07 DD11 DE04 FA05 FB12 FC04 3F061 AA01 CA01 CB01 DB06 DD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端の吸着面に開口する吸気通路を有す
   るノズル部を備えた吸着ノズルであって、 前記ノズル部の少なくとも先端部が、先端側から基端側
   に向かうに従って直径が漸増する形状を有することを特
   徴とする吸着ノズル。
2. 【請求項２】 前記ノズル部の基端から半径方向外向き
   に延び出た光放射面を有する光放射部を備え、かつ、そ
   の光放射部の少なくとも外周部の光放射面が、外周側か
   ら内周側に向かうに従って前記ノズル部の先端からの軸
   方向距離が漸増する向きに傾斜させられた請求項１に記
   載の吸着ノズル。
3. 【請求項３】 前記ノズル部の少なくとも直径が漸増す
   る部分の外周面が反射面とされた請求項１または２に記
   載の吸着ノズル。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一つに記載
   の吸着ノズルと、 少なくとも一時期に前記吸着ノズルと同心となる位置に
   配設され、前記ノズル部の先端側から基端側に向かって
   光を放射する円環状の光源と、 前記一時期に前記ノズル部に吸着された電気部品を撮像
   する撮像装置と、 その撮像装置により取得された画像データを処理するこ
   とにより前記吸着ノズルに対する前記電気部品の相対位
   置を検出する画像処理装置とを含み、かつ、前記撮像装
   置の撮像面において前記電気部品の像の周囲に形成され
   る背景像の明るさのむらが２５％以下となるように、前
   記ノズル部，光放射面および光源の形状寸法が選定され
   た電気部品保持位置検出装置。