JP2010092955A

JP2010092955A - 部品実装機、吸着ノズル及び吸着ノズルの識別方法

Info

Publication number: JP2010092955A
Application number: JP2008259235A
Authority: JP
Inventors: Keita Morita; 敬太森田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態のまま、その吸着ノズルの識別を行うことができる部品実装機、吸着ノズル及び吸着ノズルの識別方法を提供する。
【解決手段】吸着ノズル１３が搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる吸着ノズル１３の所定位置（鍔状部１３ｂの下面）に、紫外光Ｌを受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４を設けておき、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズル１３にブラックライト１９からの紫外光Ｌを照射して識別マーク１４を可視化し、その可視化した識別マーク１４を吸着ノズル１３の下方から可視光カメラである部品カメラ１８により撮像し、得られた識別マーク１４の画像に基づいて吸着ノズル１３の識別処理を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に搭載する部品実装機、吸着ノズル及び吸着ノズルの識別方法に関するものである。

部品実装機は、部品の搭載対象となる基板を所定位置に位置決めするとともに、位置決めした基板に対して移動自在に設けられた搭載ヘッドにより、部品を基板に搭載する。この部品の搭載工程では、部品は、パーツフィーダによって所定の位置に供給された後、搭載ヘッドに着脱自在に取り付けられた吸着ノズルに吸着（ピックアップ）され、撮像面を上方に向けた部品カメラの上方を通過するときに撮像（部品認識）されてから、基板に搭載される。

このような部品実装機において、搭載ヘッドに取り付けられる吸着ノズルは、吸着する部品の種類等に応じて種々のものが用いられている。このため吸着ノズルには、その種類等を識別するための識別マークが設けられており、搭載ヘッドに取り付ける際には、識別マークをカメラによって撮像し、その撮像により得られた識別マークの画像（マークパターン）に基づいて吸着ノズルの識別処理を行って、誤った種類の吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられることがないようにしている。

識別マークは、上記のように、搭載ヘッドに取り付けられる前にカメラによって撮像する必要があるため、吸着ノズルの上方から視認できる位置（例えば、吸着ノズルが備える鍔状部の上面）に設けられており、識別マークは、吸着ノズルがノズル保持台に保持されている状態で、撮像面を下方に向けたカメラによって撮像される。この識別マークの撮像を行うカメラは通常、搭載ヘッドに設けられた基板カメラ（基板上に設けられたマークを撮像するためのカメラ）が用いられる（特許文献１）。
特開２００５−１３８２６０号公報

ところで、上記部品実装機による部品の搭載工程において部品搭載ミスが発生したような場合には、現在搭載ヘッドに取り付けられている吸着ノズルが本来搭載ヘッドに取り付けられるべき正しい吸着ノズルであるかどうかを確認する必要があり、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルの識別（種類等の確認）を改めて行わなければならないことがある。しかしながら、識別マークは上記のように、吸着ノズルの上方からは視認可能であるが、吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられている状態では搭載ヘッドの一部によって隠れて視認することができないため、吸着ノズルを一旦ノズル保持台に戻してから、改めて基板カメラで撮像する必要があった。このため時間のロスが大きく、部品実装効率を低下させるおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態のまま、その吸着ノズルの識別を行うことができる部品実装機、吸着ノズル及び吸着ノズルの識別方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装機は、搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行い、搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークが設けられた吸着ノズルと、搭載ヘッドに取り付け
られた吸着ノズルに紫外光を照射して識別マークを可視化する紫外光照射手段と、紫外光照射手段から照射される紫外光を受けて可視化された識別マークを吸着ノズルの下方から撮像する可視光カメラと、可視光カメラの撮像により得られた識別マークの画像に基づいて吸着ノズルの識別処理を行う識別処理部とを備えた。

請求項２に記載の吸着ノズルは、部品実装機が備える搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行う吸着ノズルであって、搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークが設けられた。

請求項３に記載の吸着ノズルの識別方法は、部品実装機が備える搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行う吸着ノズルの識別方法であって、吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる吸着ノズルの所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークを設けておき、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルに紫外光を照射して識別マークを可視化し、その可視化した識別マークを吸着ノズルの下方から可視光カメラにより撮像し、得られた識別マークの画像に基づいて吸着ノズルの識別処理を行う。

本発明では、搭載ヘッドに取り付けられた状態で吸着ノズルの下方から視認可能となる吸着ノズルの所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークが設けられる。そして、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルに紫外光を照射して識別マークを可視化し、その可視化した識別マークを吸着ノズルの下方から可視光カメラにより撮像し、得られた識別マークの画像に基づいて吸着ノズルの識別処理を行うようになっている。このため本発明によれば、吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態のまま（すなわち、搭載ヘッドに吸着ノズルを取り付けた後であっても、その吸着ノズルをノズル保持台に戻すことなく）、吸着ノズルの識別を行うことができる。

以下、図面を参照した本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装機の平面図、図２及び図３は本発明の一実施の形態における部品実装機の部分拡大図、図４（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における部品実装機が備える吸着ノズルの斜視図、図５は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図である。

図１において、部品実装機１は、基台２上に一対のベルトコンベアから成る基板搬送路３が設けられており、基板搬送路３の上方には２つの搭載ヘッド４がＸＹロボット５によって水平面内方向に移動自在に設けられている。ここでＸＹロボット５は、基板搬送路３による基板ＰＢの搬送方向（Ｘ軸方向）と直交する水平面内方向（Ｙ軸方向）に延びて設けられたＹ軸テーブル６と、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸テーブル６に沿って移動自在に設けられた２つのＸ軸テーブル７と、各Ｘ軸テーブル７に沿って移動自在に設けられた計２つの移動ステージ８から成り、搭載ヘッド４は移動ステージ８に取り付けられている。

図２において、各搭載ヘッド４には中空円筒状の複数のノズルシャフト１１が下方に延びて設けられており、各ノズルシャフト１１の下端にはノズルホルダ１２が設けられている。各ノズルホルダ１２には、部品Ｐを吸着保持する（部品吸着用の）吸着ノズル１３が着脱自在に取り付けられている。

図２及び図３において、ノズルホルダ１２は一対の係止片１２ａ及びこれら一対の係止片１２ａを開閉自在に弾性保持するバンド１２ｂから成る。また、図４（ａ），（ｂ）に
おいて、各吸着ノズル１３は円筒状の被係止部１３ａ、被係止部１３ａの下端に設けられた円盤状の鍔状部１３ｂ及び鍔状部１３ｂの下面から下方に延びて設けられた円筒状のノズル主部１３ｃを有して成る。被係止部１３ａの外周面には係止溝１３ｄが形成されており、ノズルシャフト１１の下端が吸着ノズル１３の被係止部１３ａ内に上方から入り込み、ノズルホルダ１２が有する一対の係止片１２ａの下端部が係止溝１３ｄに嵌入することで、吸着ノズル１３はノズルシャフト１１に取り付けられる。

図４（ｂ）及び図３において、各吸着ノズル１３の鍔状部１３ｂの下面（すなわち、吸着ノズル１３が搭載ヘッド４に取り付けられた状態で下方から視認可能となる位置）には、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４が設けられている。

識別マーク１４は複数のマークパターンを形成することができる構成のものから成り、例えば、明暗の階調が与えられた複数の小領域の組み合わせから成るものが採用される。本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、単純形状で高速な画像認識が容易なように、２×２のマトリクス状に並んだ升目（すなわち４つの升目）のものとしているが、識別マーク１４は画像認識に適したものであればよく、升目は２×２の配列でなくてもよい（ＱＲマークであってもよい）し、マトリクス状でなくてもよい。識別マーク１４の形成方法は印刷等によるものであってもよいし、ラベルの貼り付けによるもの等であってもよい。

図１において、基板搬送路３のＹ軸方向の側方領域には部品Ｐを部品吸着位置１５に供給する複数のパーツフィーダ１６がＸ軸方向に並んで設けられている。各搭載ヘッド４には撮像面を下方に向けた基板カメラ１７が設けられており、基台２上には撮像面を上方に向けた可視光カメラから成る部品カメラ１８が設けられている。また、各部品カメラ１８の近傍位置には、部品カメラ１８の上方に斜めに紫外光Ｌを照射する紫外光照射手段としてのブラックライト１９が設けられている（図３も参照）。

本実施の形態における部品実装機１において、基板搬送路３による基板ＰＢの搬送及び位置決め動作は、部品実装機１が備える制御装置２０（図５）が図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送路作動機構２１（図５）の作動制御を行うことによってなされる。パーツフィーダ１６による部品吸着位置１５への部品Ｐの供給動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るパーツフィーダ作動機構２２（図５）の作動制御を行うことによってなされる。ＸＹロボット５の作動による各搭載ヘッド４の移動動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るＸＹロボット作動機構２３（図５）の作動制御を行うことによってなされる。各搭載ヘッド４が備える吸着ノズル１３の昇降動作及び部品Ｐの吸着・離脱動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るノズル作動機構２４（図５）の作動制御を行うことによってなされる。各ブラックライト１９による紫外光Ｌの照射動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るブラックライト作動機構２５（図５）の作動制御を行うことによってなされる。また、基板カメラ１７及び部品カメラ１８はそれぞれ制御装置２０によって撮像動作制御がなされ、基板カメラ１７及び部品カメラ１８の撮像によって得られた画像データは、制御装置２０に送られる（図５）。

図１において、基台２上には交換用の吸着ノズル１３を保持するノズル保持台２６が設けられている。このノズル保持台２６には複数のノズル挿入孔２６ａが設けられており、交換用の吸着ノズル１３は、このノズル挿入孔２６ａにノズル主部１３ｃを上方から挿入させた立設姿勢でノズル保持台２６に保持される。搭載ヘッド４（ノズルホルダ１２）への吸着ノズル１３の取り付け及び取り外しは、ノズル保持台２６の上方に搭載ヘッド４を移動させて、ノズルシャフト１１をノズル保持台２６に対して昇降させることによって行う。

このような部品実装機１において、制御装置２０は、外部（上流側の他の装置等）から基板ＰＢが投入されたことを検知したら、基板搬送路３を作動させてその基板ＰＢを部品実装機１内に搬入し（図１中に示す矢印Ａ）、所定の作業位置に位置決めする。そして、搭載ヘッド４を水平面内で移動させて基板ＰＢの上方に位置させ、基板ＰＢ上に設けられた基板マークＭ（図１及び図２参照）を基板カメラ１７に撮像させ、得られた基板マークＭの画像に基づいて、基板ＰＢの基準位置からの位置ずれを求める。

制御装置２０は基板ＰＢの位置ずれを求めたら搭載ヘッド４をノズル保持台２６の上方に移動させ、ノズルシャフト１１をノズル保持台２６に対して昇降させてノズルホルダ１２に（すなわち搭載ヘッド４に）吸着ノズル１３を取り付ける。制御装置２０は、搭載ヘッド４に吸着ノズル１３を取り付けたら、搭載ヘッド４をパーツフィーダ１６の上方に移動させ、部品吸着位置１５に供給される部品Ｐを吸着ノズル１３に吸着させる。

制御装置２０は、吸着ノズル１３に部品Ｐを吸着させたら、その部品Ｐが部品カメラ１８の直上に位置するように搭載ヘッド４を移動させて、部品カメラ１８に部品Ｐの撮像を行わせ、得られた画像に基づいて部品認識を行うとともに、吸着ノズル１３に対する部品Ｐの位置ずれ（吸着ずれ）を求める。

制御装置２０は、吸着ノズル１３に対する部品Ｐの位置ずれを求めたら、次いで搭載ヘッド４を基板ＰＢの上方に移動させ、吸着ノズル１３に吸着させている部品Ｐを基板ＰＢ上の目標搭載位置で離脱させてその部品Ｐを基板ＰＢ上に搭載する。部品Ｐの基板ＰＢ上への搭載時には、制御装置２０は、基板ＰＢの位置決め時に求めた基板ＰＢの基準位置からの位置ずれと、部品認識時に求めた部品Ｐの吸着ノズル１３に対する位置ずれが修正されるように、基板ＰＢに対する吸着ノズル１３の相対位置の補正動作を行う。

制御装置２０は、このような一連の部品Ｐの搭載工程を、基板ＰＢに搭載すべき全部品Ｐについて行ったら、基板搬送路３を作動させて、その基板ＰＢを外部（下流側の装置等）に搬出する。

ところで、このような部品実装機１の部品Ｐの搭載工程において部品搭載ミスが発生したような場合には、現在搭載ヘッド４に取り付けられている吸着ノズル１３が本来搭載ヘッド４に取り付けられるべき正しい吸着ノズル１３であるかどうかを確認する必要があり、搭載ヘッド４に取り付けられた吸着ノズル１３の識別（種類等の確認）を改めて行わなければならないことがある。このような場合には、制御装置２０は、次の手順によって吸着ノズル１３の識別を行う。

これには先ず、制御装置２０は、搭載ヘッド４を移動させて、識別をしようとする吸着ノズル１３を部品カメラ１８の上方に位置させる。そして制御装置２０は、ブラックライト作動機構２５の作動制御を行ってブラックライト１９を作動させ、吸着ノズル１３に紫外光Ｌを照射して（詳細には、ブラックライト１９からの紫外光Ｌにより吸着ノズル１３の鍔状部１３ｂの下面が照らされるようにして）、識別マーク１４を可視化する（識別マーク可視化工程）。

吸着ノズル１３が紫外光Ｌによって照射されて識別マーク１４が可視化されたら、その可視化された識別マーク１４を部品カメラ１８に撮像させる（識別マーク撮像工程）。

部品カメラ１８の撮像によって得られた識別マーク１４の画像は前述のように制御装置２０に送られるので、制御装置２０は、部品カメラ１８から送られた識別マーク１４の画像に基づいて、その識別マーク１４のマークパターンを読み取り、その読み取った識別マ
ークの画像（マークパターン）から吸着ノズル１３の識別処理を行う（識別処理工程）。

制御装置２０は、上記のようにして識別した識別マークの含まれるデータと、制御装置２０と繋がる記憶装置２０ａに記憶されたデータとを比較して、識別マーク１４の読み取りを行った吸着ノズル１３が、搭載ヘッド４に本来取り付けられるべき正しい吸着ノズル１３であるか否かどうかの判断を行う。その結果、制御装置２０は、識別を行った吸着ノズル１３が搭載ヘッド４に本来取り付けられるべき正しい吸着ノズル１３でないと判定した場合には、部品実装機１に備えられたディスプレイやブザー等の報知器２７（図５）を介してオペレータにその旨の報知を行う。この報知を受けたオペレータはノズル保持台２６に保持されている吸着ノズル１３を点検して正しい吸着ノズル１３に置き換える等の処置を取ることができるので、搭載ヘッド４に吸着ノズル１３が誤装着された状態で部品Ｐの搭載工程が続行される事態が防止される。

このように本実施の形態における吸着ノズル１３は、搭載ヘッド４に取り付けられた状態で下方から視認可能となる所定位置に、紫外光Ｌを受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４が設けられたものであり、本実施の形態における部品実装機１は、このような吸着ノズル１３と、搭載ヘッド４に取り付けられた吸着ノズル１３に紫外光Ｌを照射して識別マーク１４を可視化する紫外光照射手段としてのブラックライト１９と、ブラックライト１９から照射される紫外光Ｌを受けて可視化された識別マーク１４を吸着ノズル１３の下方から撮像する可視光カメラとしての部品カメラ１８と、部品カメラ１８の撮像により得られた識別マーク１４の画像に基づいて吸着ノズル１３の識別処理を行う識別処理部としての制御装置２０を備えたものとなっている。

また、本実施の形態における吸着ノズル１３の識別方法は、部品実装機１が備える搭載ヘッド４に取り付けられて部品Ｐの吸着を行う吸着ノズル１３の識別方法であり、吸着ノズル１３が搭載ヘッド４に取り付けられた状態で下方から視認可能となる吸着ノズル１３の所定位置（鍔状部１３ｂの下面）に、紫外光Ｌを受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４を設けておき、搭載ヘッド４に取り付けられた吸着ノズル１３に紫外光Ｌを照射して識別マーク１４を可視化し（識別マーク可視化工程）、その可視化した識別マーク１４を吸着ノズル１３の下方から可視光カメラとしての部品カメラ１８により撮像し（識別マーク撮像工程）、得られた識別マーク１４の画像に基づいて吸着ノズル１３の識別処理を行う（識別処理工程）ようになっている。

このように、本実施の形態における部品実装機１、吸着ノズル１３又は吸着ノズル１３の識別方法では、搭載ヘッド４に取り付けられた状態で吸着ノズル１３の下方から視認可能となる吸着ノズル１３の所定位置（鍔状部１３ｂの下面）に、紫外光Ｌを受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４が設けられる。そして、搭載ヘッド４に取り付けられた吸着ノズル１３に紫外光Ｌを照射して識別マーク１４を可視化し、その可視化した識別マーク１４を吸着ノズルの下方から可視光カメラである部品カメラ１８により撮像し、得られた識別マーク１４の画像に基づいて吸着ノズル１３の識別処理を行うようになっている。このため、吸着ノズル１３が搭載ヘッド４に取り付けられた状態のまま（すなわち、搭載ヘッド４に吸着ノズル１３を取り付けた後であっても、その吸着ノズル１３をノズル保持台２６に戻すことなく）、吸着ノズル１３の識別（種類等の確認）を行うことができる。

なお、本実施の形態では、可視光カメラとして、吸着ノズル１３に吸着された部品Ｐを部品Ｐの下方から撮像する部品認識用の部品カメラ１８を用いているが、識別マーク１４は可視光のもとでは可視化されないので、部品カメラ１８を用いて部品Ｐの撮像を行った場合であっても、部品Ｐの撮像時に部品Ｐとともに識別マーク１４が撮像されるようなことはなく、部品カメラ１８本来の機能の発揮が妨げられるような弊害は発生しない。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マーク１４は吸着ノズル１３の鍔部１３ｂに設けられていたが、識別マーク１４が設けられる箇所は、搭載ヘッド４に取り付けられた状態の吸着ノズル１３の下方から視認可能となる位置であればどこでもよく、必ずしも鍔部１３ｂでなくてもよい。

吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態のまま、その吸着ノズルの識別を行うことができる部品実装機、吸着ノズル及び吸着ノズルの識別方法を提供する。

本発明の一実施の形態における部品実装機の平面図本発明の一実施の形態における部品実装機の部分拡大図本発明の一実施の形態における部品実装機の部分拡大図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装機が備える吸着ノズルの斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図

符号の説明

１部品実装機
４搭載ヘッド
１３吸着ノズル
１４識別マーク
１８部品カメラ（可視光カメラ）
１９ブラックライト（紫外光照射手段）
２０制御装置（識別処理部）
Ｐ部品
Ｌ紫外光

Claims

搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行い、搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークが設けられた吸着ノズルと、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルに紫外光を照射して識別マークを可視化する紫外光照射手段と、紫外光照射手段から照射される紫外光を受けて可視化された識別マークを吸着ノズルの下方から撮像する可視光カメラと、可視光カメラの撮像により得られた識別マークの画像に基づいて吸着ノズルの識別処理を行う識別処理部とを備えたことを特徴とする部品実装機。
部品実装機が備える搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行う吸着ノズルであって、搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークが設けられたことを特徴とする吸着ノズル。
部品実装機が備える搭載ヘッドに取り付けられて部品の吸着を行う吸着ノズルの識別方法であって、吸着ノズルが搭載ヘッドに取り付けられた状態で下方から視認可能となる吸着ノズルの所定位置に、紫外光を受けて可視化される塗料で形成された識別マークを設けておき、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルに紫外光を照射して識別マークを可視化し、その可視化した識別マークを吸着ノズルの下方から可視光カメラにより撮像し、得られた識別マークの画像に基づいて吸着ノズルの識別処理を行うことを特徴とする吸着ノズルの識別方法。