JP2006286706A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品への照射光が均一となるような電子部品装着装置を提供すること。
【解決手段】点灯した光源からの光が光ファイバー束２５を介して照明体２６の導光板３３の底面から導入される。そして、導入された光は印刷３２に反射されて、また印刷３２の無い箇所を通過した光は反射シート３１により反射されて再び印刷３２の無い箇所を介して導光板３３内を通過して拡散シート３５にて拡散される。そして、プリズムシート３６、３７を通過し、次の偏光フィルタ３８にて照明干渉が低減されて、ハーフミラーを介して吸着ノズルに保持された電子部品に照射される。そして、この照射により生成した電子部品のハーフミラーを介する反射像を部品認識カメラが撮像する。この場合、導光板３３の光ファイバー束取付体３４に近い箇所は印刷３２が粗に付し、遠くになるに従い密に付す。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置に関する。

プリント基板に多数の発光ダイオードを、例えば面状に並べて固定して拡散板で覆って水平にフロントライトを配設し、吸着ノズルに保持された電子部品に下方から光を照射して、カメラで撮像する技術は、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００２−１００８９５号公報

しかし、発光ダイオードからの光を拡散板で拡散しても、拡散板における発光ダイオード回りは反射率が大きく、遠く離れた場所では小さくなり、電子部品へ照射する光が均一とはならず、電子部品からの反射光も均一とならず、画像も不鮮明なものとなるという問題があった。

そこで本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する場合に、電子部品への照射光が均一となるような電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照明体の光を照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、平面方向に並べられ光源からの光を照射する複数の照射体と、該照射体の上方に設けられ照射体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする。

第２の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体とから構成したことを特徴とする。

第３の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする。

第４の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ前記導光体を介する光を拡散する拡散体と、その隣りに設けられ前記拡散体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする。

第５の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から複数の光ファイバー束を介する光を導入するもので一方の側面の光導入箇所に近い部位は光反射面を粗に付し遠くになるに従い密に付した導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ前記導光体を介する光を拡散する拡散体と、その隣りに設けられ前記拡散体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする。

本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光を照明体により照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する場合に、電子部品への照射光を均一なものとすることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向する供給ユニット３群の間には供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。前記供給コンベア４は上流側装置より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、この位置決め部５で位置決め機構（図示せず）により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送され、下流側装置に搬送される。

８はＸ方向に長い一対のビームであり、Ｙ軸駆動モータ９の駆動によりネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。

各ビーム８にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータ（図示せず）によりガイドに沿って移動するヘッド取付体１２が設けられ、該取付体１２には単数又は複数本の吸着ノズル１３を有する装着ヘッド７が設けられる共に基板認識カメラ１４が設けられる。そして、前記装着ヘッド７には前記吸着ノズル１３を上下動させるための上下軸駆動モータ（図示せず）が搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸駆動モータ（図示せず）が搭載されている。したが.って、装着ヘッド７の吸着ノズル１３はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、鉛直軸回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

前記基板認識カメラ１４は、前記装着ヘッド７に対応してそれぞれ設けられ、位置決め機構により位置決めされた前記プリント基板Ｐがどれだけ位置ずれしているかを位置認識するために該基板Ｐに付された位置決めマークを撮像する。図２に示す１８は部品認識カメラで、電子部品Ｄが吸着ノズル１３に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品Ｄを撮像する。

図２に示すように、前記部品認識カメラ１８の上方位置にはハーフミラー２１が配設され、更にこのハーフミラー２１の上方位置には中空円筒形状の照明部２２が配設される。

そして、照明点灯回路により点灯制御される光源（図示せず）からの光を光ファイバー束を介して前記照明部２２に導いて吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄに照射したり、同じく前記光源からの光を光ファイバー束２５を介して平板状の照明体２６に側部から導入してハーフミラー２１を介して吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄに照射して、前記部品認識カメラ１８が撮像する構成である。

そして、光ファイバーが複数本毎に束ねられて中空円筒形状の照明部２２の内側面最上部及び下部の照射部２２Ａ、２２Ｂに所定間隔を存して配設されるのが反射照明Ａ用及びＢ用の光ファイバー束で、前記照明部２２に近接して垂直方向に反射照明用の光ファイバー束２５が配設される。

次に、平板状の前記照明体２６について、図３及び図４に基づき説明する。図３は前記照明体２６の各構成要素を分離した状態の断面図で、最も右の層は全ての光を左方へ反射させるべく断面がＬ字形状を呈した反射シート３１で、その次の層はその右側面に反射率が異なるように白色の反射用の光反射面または照射体としての印刷３２が施こされた導光板３３である。この導光板３３の下側面（底面）には複数の光ファイバー束２５が配設された光ファイバー束取付体３４が取付けられ、前記光源からの光を光ファイバー束２５を介してこの照明体２６に底部（側部）から導入して、前記印刷３２又は反射シート３１により反射されて左方へ導く構成である。このように、照明体２６に底部（側部）から光を導入するようにしたから、この照明体２６を薄くすることができる。

この場合、図４に示すように、前記導光板３３の光ファイバー束取付体３４に近い箇所は前記印刷３２を粗に付し、遠くになるに従い密に付すことにより、近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように構成する。従って、前記導光板３３の光ファイバー束取付体３４に近い箇所からは明るい反射光が少なく左方へ導出され、遠くになるに従い導光板３３により導かれる光量は徐々に少なくなり暗くなるが、暗い反射光が多く左方へ導出されることとなる。

この導光板３３の左側の層は導光板３３を介する光を拡散する拡散シート３５で、その次の層は左面が鋸歯状に形成され拡散シート３５からの光を集光する光路変更手段としてのプリズムシート３６、その次の層は鋸歯がプリズムシート３６と直交して形成された同じく平板板状のプリズムシート３７、その次の層は必要に応じて設けられ輝度を増加させる手段としての偏光フィルタ３８である。前記プリズムシート３６は拡散シート３５からの光をほぼ平行にし、電子部品の照明に必要な範囲に極力集光すると共に入射光の５０％程度を再反射し、リサイクルし、使用可能な屈折光を５０％程度増加し、また反射及び屈折によりわずかな光は失われる。

なお、前記偏光フィルタ３８は照明体２６に導入される光の輝度が不足しているときに、輝度を増加させるために設けられるものであり、輝度が足りている場合は必要はない。

以上の構成により、電子部品装着装置の自動運転について説明すると、先ずプリント基板Ｐが上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬送され、図示しない位置決め機構により位置決め固定され、Ｙ軸駆動モータ９及びＸ軸駆動モータ（図示せず）が駆動して装着ヘッド７が移動することによりプリント基板Ｐに付された位置決めマークの上方位置に基板認識カメラ１４が移動して、前記プリント基板Ｐがどれだけ位置ずれしているかを位置認識するために位置決めマークを撮像する。そして、認識処理装置により撮像された画像は認識処理され、認識処理結果は記憶手段に格納される。

次いで、記憶手段に格納されたプリント基板の装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び各部品供給ユニット３の配置番号等が指定された装着データに従い、装着ヘッド７が移動して電子部品の部品種に対応した吸着ノズルが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。

詳述すると、装着ヘッド７の吸着ノズル１３は装着ステップ番号０００１の装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸駆動モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータが駆動して装着ヘッド７が移動し、既に所定の部品供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、上下軸駆動モータが駆動して前記吸着ノズル１３が下降して電子部品Ｄを吸着して取出し、次に装着ヘッド７は上昇する。

そして、吸着ノズル１３は位置決め部５にて位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に電子部品Ｄを装着するように移動するが、この装着ヘッド７の移動途中において、部品認識カメラ１８の上方位置に停止し、吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄが部品認識カメラ１８により撮像される。

そして、電子部品Ｄが当該吸着ノズル１３に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき認識処理装置により認識処理され、この電子部品の認識処理結果及び前述したプリント基板の認識処理結果に基づいて補正され、制御装置（図示せず）によりＹ軸駆動モータ９、Ｘ軸駆動モータ及びθ軸駆動モータが制御され、プリント基板Ｐの所定位置に装着されることとなる。以下装着ステップ番号０００２以降の電子部品に対しても、同様に補正して装着するものである。

ここで、前記光源からの光を光ファイバー束２５を介して平板状の照明体２６に側部から導入してハーフミラー２１を介して吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄに照射して、反射照明によって部品認識カメラ１８が撮像する動作について説明する。

先ず、照明点灯回路を介して点灯した光源からの光が光ファイバー束２５を介して照明体２６の導光板３３の底面から導入される。そして、導入された光は反射用の印刷３２に反射されて、また印刷３２の無い箇所を通過した光は反射シート３１により反射されて再び印刷３２の無い箇所を介して導光板３３内を通過して拡散シート３５にて拡散される。

そして、光路変更手段としてのプリズムシート３６、３７を通過し、次の偏光フィルタ３８にて輝度が増加し、ハーフミラー２１を介して吸着ノズル１３に吸着保持された電子部品Ｄに照射され、この照射により生成する前記吸着ノズル１３に吸着された電子部品Ｄのハーフミラー２１を介する反射像を部品認識カメラ１８が撮像する。

この場合、導光板３３の光ファイバー束取付体３４に近い箇所は前記印刷３２を粗に付し、遠くになるに従い密に付すことにより、近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように構成する。従って、前記導光板３３の光ファイバー束取付体３４に近い箇所からは明るい反射光が少なく、遠くになるに従い徐々に暗い反射光が多く左方へ導出されることとなり、照明タイミング２６から導出される光量は均一になる。

従って、部品認識カメラ１８で電子部品を撮像する場合に、光源からの光を導入した照明体２６を介して電子部品Ｄを照射するので、電子部品Ｄへの照射光が均一となるから、鮮明な撮像された画像が得られることとなる。

なお、光源、光ファイバー束２５、導光板３３を無くして、複数の縦横方向（水平方向）に所定間隔で並んだ照射体としての発光ダイオードを使用してもよい。また、光源及び光ファイバー束２５の代わりに、電子部品に応じて光の波長を選択できる複数の発光ダイオードを用いてもよい。更には、拡散シート３５を用いる代わりに、光拡散用の粒子を予め含ませた導光板を用いてもよい。これにより、照明体の構造の簡略化が図れる共に、導光板３３と拡散シート３５との間に塵埃等の不純物が入り、照明体から導出される光が不均一になる、或いは光量が減少することを防止できる。

以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。 各種照明を示す概念図である。 照明体の各構成要素を分離した状態を示す断面図である。 照明体の側面図である。

符号の説明

３ 部品供給ユニット
７ 装着ヘッド
１３ 吸着ノズル
１８ 部品認識カメラ
２１ ハーフミラー
２５ 光ファイバー束
２６ 照明体
３１ 反射シート
３２ 印刷
３３ 導光板
３５ 拡散シート
３６、３７ プリズムシート

Claims (5)

1. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照明体の光を照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、平面方向に並べられ光源からの光を照射する複数の照射体と、該照射体の上方に設けられ照射体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体とから構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
3. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
4. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から光を導入するもので一方の側面の光導入箇所の近くは反射率を下げるようにすると共に遠くは反射率を上げるように光反射面が施された導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ前記導光体を介する光を拡散する拡散体と、その隣りに設けられ前記拡散体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
5. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品に光源からの光を側部から導入した照明体を介して照射し、部品認識カメラで電子部品を撮像する電子部品装着装置であって、前記照明体を、側部から複数の光ファイバー束を介する光を導入するもので一方の側面の光導入箇所に近い部位は光反射面を粗に付し遠くになるに従い密に付した導光体と、この導光体の一方の側面に設けられる反射体と、前記導光体の他方の側面に設けられ前記導光体を介する光を拡散する拡散体と、その隣りに設けられ前記拡散体からの光を集光する光路変更手段とから構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
   
   

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