JP2013191771A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着ノズルの形状認識を確実に行うことができる部品装着装置を提供する。
【解決手段】制御部５２は、照明装置４６−１、４６−２と背景部材の間にある吸着ノズルのノズル情報に基づいて、当該吸着ノズルによって遮られる光の量に応じて、照明装置４６−１、４６−２が照射する光量及び撮像装置２１の露出量の少なくとも一方を制御して、撮像装置２１の撮像素子の入光量を制御し、背景部材と吸着ノズルの明度差を確保する。
【選択図】図５

Description

本発明は、部品を基板上に装着する部品装着装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載された部品装着装置が知られている。この部品装着装置の部品装着ヘッドは、複数の吸着ノズルが回動可能なノズルホルダの円周上に保持され、ノズルホルダの中心部に、円柱形状の背景部材が配置され、ノズルホルダの外側に、背景部材に光を照射する照明装置と、吸着ノズル及び背景部材を撮像する撮像装置が配置されている。

撮像装置で撮像された撮像画像において、照明装置によって照射されている背景部材に相当する部分の明度が高く、一方で、吸着ノズルに相当する部分の明度は低い。これにより、特許文献１に記載の部品装着装置では、撮像画像を明度によって２値化することにより、吸着ノズルの形状を認識し、吸着ノズルの破損等のエラーを検出している。

特開２００９ー１３００１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の部品装着装置では、照明装置と背景部材の間にある吸着ノズルの外径が大きい場合には、当該吸着ノズルによって、照明装置が照射する光が背景部材に到達する前に大きく遮られてしまう。すると、撮像画像における背景部材に相当する部分の明度が低くなり、背景部材と吸着ノズルの明度差が減少し、吸着ノズルの形状の認識ができなくなってしまうおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸着ノズルの形状認識を確実に行うことができる部品装着装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するためになされた、請求項１に係る部品装着装置は、部品を先端部で吸着し、前記部品を基板上に装着する複数の吸着ノズルと、軸線回りに回動可能であり、前記軸線と同心円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、前記同心円周の内側に配設され、光を反射可能な背景部材と、前記同心円周の外側に配設され、前記背景部材に光を照射する照明装置と、前記同心円周の外側に配設され、前記背景部材により反射された光により前記吸着ノズルの画像を取得する撮像素子を有する撮像装置と、を備えた部品装着装置であって、前記各吸着ノズルの形状に関する情報であるノズル情報を取得する情報取得手段と、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの前記ノズル情報に基づいて、前記照明装置及び前記撮像装置の少なくとも一方を制御して、前記撮像素子の入光量を制御する入光量制御手段を有することである。

請求項２に係る部品装着装置は、請求項１において、前記照明装置は、紫外線を照射し、前記背景部材の表面には、紫外線を吸収し可視光を放射する蛍光面層が形成されていることである。

請求項３に係る部品装着装置は、請求項１又は請求項２において、前記入光量制御手段は、前記照明装置が照射する光量を制御することである。

請求項４に係る部品装着装置は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記入光量制御手段は、前記撮像装置の露出量を制御することである。

請求項５に係る部品装着装置は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、情報取得手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの大きさの情報を取得し、前記入光量制御手段は、前記吸着ノズルの大きさの情報に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することである。

請求項６に係る部品装着装置は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、情報取得手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの形状情報を取得し、前記入光量制御手段は、前記照明装置が照射した光が前記背景部材に到達する前に前記吸着ノズルによって遮られる面積を算出し、当該面積に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することである。

請求項７に係る部品装着装置は、請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、前記情報取得手段は、前記各吸着ノズルで吸着される前記部品の形状に関する部品情報を取得し、前記入光量制御手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの前記ノズル情報及び前記吸着ノズルで吸着された前記部品の前記部品情報に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することである。

請求項１に係る発明によると、入光量制御手段は、照明装置と背景部材の間にある吸着ノズルのノズル情報に基づいて、照明装置及び撮像装置の少なくとも一方を制御して、撮像素子の入光量を制御する。これにより、照明装置と背景部材の間にある吸着ノズルによって照明装置から照射された光が遮られる遮光量が増大するに従って、撮像素子の入光量が増大するように制御を行うことにより、背景部材の部分の明度が高く撮像される。このため、背景部材と吸着ノズルの明度差を確保することができ、吸着ノズルの形状の認識を確実に行うことができる。

請求項２に係る発明によると、照明装置は紫外線を照射し、背景部材は紫外線を吸収し可視光を放射する。これにより、照明装置が照射する紫外線が吸着ノズルで反射されて撮像装置に入光したとしても、撮像装置において紫外線が認識されない一方で、紫外線が入光する背景部材は可視光を放射して、当該可視光が撮像装置で背景部材として撮像される。このため、吸着ノズルと背景部材の明度差をより確実に確保することができる。

請求項３に係る発明によると、入光量制御手段は、照明装置が照射する光量を制御する。このため、撮像素子の入光量を容易に且つ確実に制御することができる。

請求項４に係る発明によると、入光量制御手段は、撮像装置の露出量を制御する。このため、撮像素子の入光量を容易に且つ確実に制御することができる。

請求項５に係る発明によると、入光量制御手段は、吸着ノズルの大きさの情報に基づいて、撮像素子の入光量を制御する。これにより、例えば、吸着ノズルの外径の情報に基づいて、撮像素子の入光量を制御すると、入光量制御手段における制御処理に負担がかからず、容易且つ迅速に撮像素子の入光量を制御することができる。

請求項６に係る発明によると、入光量制御手段は、照明装置と背景部材との間にある吸着ノズルの形状の情報に基づき、照明装置が照射した光が背景部材に到達する前に吸着ノズルによって遮られる面積を算出し、当該面積に基づいて、撮像素子の入光量を制御することである。これにより、吸着ノズルによって遮られる光量をより精度高く算出することができ、この結果、撮像素子の入光量をより適切に制御することができ、吸着ノズルと背景部材の明度差をより確実に確保することができる。また、吸着ノズルが円筒形状で無く、異形ノズルである場合であっても、当該吸着ノズルによって光が遮られる遮光量を確実に算出することができ、当該遮光量に基づき、確実に撮像素子の入光量を制御することができる。

請求項７に係る発明によると、入光量制御手段は、ノズル情報に加えて吸着ノズルで吸着された部品の部品情報も加味して、撮像素子の入光量を制御する。これにより、吸着ノズルで吸着された電子部品によって遮られる遮光量が、撮像素子の入光量の制御に加味されるので、より確実に吸着ノズルと背景部材の明度差を確保することができる。

本発明の実施の形態に係る部品装着装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る部品装着装置を構成する部品装着ヘッドの正面図である。 図２の要部を拡大した図である。 図３の４矢視部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る部品装着装置のブロック図である。 撮像装置によって撮像される側面画像を示す図である。 図５に示す制御部にて実行される入光量制御処理のフローチャートである。

（部品装着装置の説明）
以下本発明に係る部品装着装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る部品装着装置３０は、図１に示すように、部品供給装置７０、基板搬送装置６０及び移載装着８０を備えている。

部品供給装置７０は、基枠９０上に複数のカセット式フィーダ７１を並設して構成したものである。カセット式フィーダ７１は、基枠９０に離脱可能に取付けた本体７２と、本体７２の後部に着脱可能に装着した供給リール７３と、本体７２の先端に設けた部品供給部７４を備えている。供給リール７３には部品が所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持され、このテープがスプロケットにより所定ピッチで引き出され、部品が封入状態を解除されて部品供給部７４に順次送り込まれる。また、部品供給装置７０と基板搬送装置６０の間には、部品の保持位置を検出する保持位置検出撮像装置７５が設けられている。なお、移載装着８０は、図１においては後方に退いているが、電子部品Ｐをプリント基板に装着する際には保持位置検出撮像装置７５の上方を経由して基板搬送装置６０により所定位置に搬送された基板上に移動するようになっている。

基板搬送装置６０は、プリント基板をＸ軸方向に搬送するもので、第１搬送装置６１及び第２搬送装置６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置６１及び第２搬送装置６２は、基台６３上にそれぞれ一対のガイドレール６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、これらガイドレール６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対のコンベアベルトを互いに対向させて並設して構成されたものである。また、基板搬送装置６０には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプするクランプ装置が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板が所定位置で位置決め固定される。

移載装着８０はＸＹロボットタイプのものであり、基枠９０上に装架されて基板搬送装置６０及び部品供給装置７０の上方に配設され、Ｙ軸サーボモータ１１によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ１２を備えている。Ｙ軸スライダ１２には、図２に示すように、Ｘ軸スライダ１３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。

即ち、Ｘ軸スライダ１３は、Ｙ軸スライダ１２に固定されたＸ軸方向に延びる一対のガイドレール１２ａと、Ｘ軸スライダ１３に固定された一対のガイドブロック１３ａを介して、Ｙ軸スライダ１２に移動可能に保持されている。Ｙ軸スライダ１２には図示しないＸ軸サーボモータが固定され、このＸ軸サーボモータの出力軸にはＸ軸方向に延びるボールねじ軸１２ｂが連結されている。ボールねじ軸１２ｂは、ボールを介してＸ軸スライダ１３に固定されたボールナット１３ｂに螺合されている。これにより、Ｘ軸サーボモータが回転すると、ボールねじ軸１２ｂが回転し、Ｘ軸スライダ１３はボールナット１３ｂを介してガイドレール１２ａに案内されてＸ軸方向に移動する。

（部品装着ヘッドの説明）
次に、図２〜図４を用いて、部品装着ヘッド１０の説明をする。Ｘ軸スライダ１３上には、部品を吸着してプリント基板に装着する部品装着ヘッド１０が取付けられている。部品装着ヘッド１０は、図２に示すように、Ｒ軸モータ１５、インデックス軸１６、ノズルホルダ１７、吸着ノズル１８、θ軸モータ１９、Ｚ軸モータ２０、側面画像取得装置５０等によって構成されている。

Ｘ軸スライダ１３には、水平方向に延びる第１、２フレーム２５、２６が上下方向に離間して一体的に設けられ、第１フレーム２５にＲ軸モータ１５が固定されている。Ｒ軸モータ１５の出力軸には、第１フレーム２５に鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回転可能に支持されたインデックス軸１６が接続されている。インデックス軸１６上には、従動ギヤ２７とθ軸ギヤ２９を形成した回転体２８が回転のみ可能に支持されている。インデックス軸１６の下端部には、円筒状のノズルホルダ１７が固定されている。上記したＲ軸モータ１５及びインデックス軸１６によって、ノズルホルダ１７をＲ軸方向に回転割出しするノズルホルダ割出し装置５５が構成されている。

ノズルホルダ１７には、図４に示すように、鉛直軸線ＡＬと同心円周１７ａ上において複数の円筒形状の吸着ノズル１８が上下方向に移動可能に保持されている。各吸着ノズル１８は、図３にも示すように、ノズルホルダ１７に上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に支持されたノズルスピンドル３３の下端に取付けられている。なお、吸着ノズル１８は、吸着する電子部品Ｐによって、その外径が異なっている。また、吸着する電子部品Ｐや、部品装着装置３０を構成する部品との干渉を防止するために、先端の吸着部と基端部が水平方向にオフセットしている異形の吸着ノズル１８もある。

ノズルスピンドル３３の下端部には、ノズルホルダ１７の下面から下方に突出する大径部３３ａが形成され、ノズルスピンドル３３の上端部にはノズルギヤ３４が固定されている。ノズルギヤ３４とノズルホルダ１７との間には圧縮スプリング３５が設けられ、この圧縮スプリング３５によって、ノズルスピンドル３３及び吸着ノズル１８が上方に付勢されるとともに、大径部３３ａがノズルホルダ１７の下面に当接することにより、ノズルスピンドル３３及び吸着ノズル１８の上方への移動が規制されている。また、各吸着ノズル１８には、ノズルスピンドル３３を介して図示しない負圧発生装置から負圧が供給されるようになっており、各吸着ノズル１８は、その先端部で電子部品Ｐを吸着することができる。

さらに、ノズルホルダ１７の下端中央部、つまり、上記同心円周１７ａ内側には、光を反射可能な円筒状の背景部材３１が固定されている。なお、背景部材３１の表面には、紫外線を吸収して、可視光を放射する蛍光面層が形成されている。Ｒ軸モータ１５を回転させると、インデックス軸１６を介して複数の吸着ノズル１８を保持したノズルホルダ１７を鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回動させることができ、複数の吸着ノズル１８を作業位置Ｓ１に順次割出すことができる。

第１フレーム２５にはθ軸モータ１９が固定され、θ軸モータ１９の出力軸には駆動ギヤ３６が固定されている。駆動ギヤ３６は、インデックス軸１６に回転可能に支持された回転体２８上の従動ギヤ２７に噛合されている。また、回転体２８上には軸方向の所定長さに亘ってθ軸ギヤ２９が形成され、このθ軸ギヤ２９は、ノズルスピンドル３３に固定された各ノズルギヤ３４にそれぞれ摺動可能に噛合されている。これにより、θ軸モータ１９を回転させると、駆動ギヤ３６、従動ギヤ２７、θ軸ギヤ２９及びノズルギヤ３４を介して、全ての吸着ノズル１８をノズルホルダ１７に対して自転させることができる。

また、第１フレーム２５にはＺ軸モータ２０が固定され、Ｚ軸モータ２０の出力軸にはボールねじ軸３７が接続されている。このボールねじ軸３７は、第１フレーム２５に固定された軸受３８及び第２フレーム２６に固定された軸受３９により、鉛直軸線ＡＬと平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。ボールねじ軸３７には、ボールを介してＺ軸モータ２０の回転運動を直線運動に変換するボールナット４０が螺合されている。ボールナット４０は、第１及び第２フレーム２５、２６に固定された上下方向に伸びるガイド４２に上下方向に摺動可能にガイドされたノズルレバー４１に固定されている。

ノズルレバー４１には、作業位置Ｓ１に割出されたノズルスピンドル３３の上端に当接して、ノズルスピンドル３３をＺ軸方向の下方に押圧する押圧部４１ａが突設されている。これにより、Ｚ軸モータ２０を回転させると、ボールねじ軸３７が回転し、ノズルレバー４１はボールナット４０を介してガイド４２に案内されて上下に移動する。ノズルレバー４１が上下に移動すると、押圧部４１ａに対応するノズルスピンドル３３及び吸着ノズル１８を上下に移動させることができる。上記したＺ軸モータ２０、ボールねじ軸３７、ボールナット４０、ノズルレバー４１等によって、吸着ノズル１８をＺ軸方向に進退移動させる吸着ノズル進退移動装置５６を構成している。

ノズルレバー４１の押圧部４１ａは、ノズルホルダ１７の回転方向に作業位置Ｓ１（図４示）を中心として所定の幅を有しており、吸着ノズル１８が作業位置Ｓ１の前後の所定の角度範囲に位置している状態において、その吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３の上端に押圧部４１ａが当接可能となっている。これにより、作業位置Ｓ１の前後の所定の角度範囲において、ノズルホルダ１７の回動動作中に吸着ノズル１８の上下移動を行うことを可能としている。

第２フレーム２６には支持ブラケット４３が懸架され、支持ブラケット４３には、１台の撮像装置２１が固定されている。言い換えると、撮像装置２１は、上記同心円周１７ａ（図４示）の外側に配設されている。撮像装置２１は、図６に示すように、先行位置側面像７７ａ及び後行位置側画像７７ｂを、背景部材３１により反射された光により１画面７８に撮像するものである。なお、先行位置側面像７７ａは、ノズルホルダ１７の回転方向において作業位置Ｓ１より１ピッチ先方の先行位置Ｓ１＋１の割出された吸着ノズル１８、当該吸着ノズル１８の先端に吸着された電子部品Ｐ、及び背景部材３１を含む二次元画像である。また、後行位置側画像７７ｂは、作業位置Ｓ１より１ピッチ後方の後行位置Ｓ１−１に割出された吸着ノズル１８及び背景部材３１を含む二次元画像である。図４に示すように、撮像装置２１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２１ａと、この撮像素子２１ａに被写像を結像するレンズ２１ｂ、撮像素子２１ａに入射する光のうち、紫外線の波長の成分の光を除去する紫外線カットフィルタ２１ｃを有している。

撮像装置２１の筐体には、作業位置Ｓ１に割出された吸着ノズル１８と対向して撮像ケース本体４５が固定され、撮像ケース本体４５の背景部材３１に対向する側には、図４に示すように、ノズルホルダ１７を取巻くように対向壁面４５ｄが、作業位置Ｓ１、先行位置Ｓ１＋１及び後行位置Ｓ１−１に対向するように形成されている。対向壁面４５ｄの両端部には、背景部材３１に向けて光を照射する複数の照明装置４６が装着されている。言い換えると、照明装置４６は、上記同心円周１７ａ（図４示）の外側に配設されている。なお、先行位置Ｓ＋１側の照明装置４６を、先行側照明装置４６−１とし、後行位置Ｓ１−１側の照明装置４６を、後行側照明装置４６−２とする。本実施形態では、照明装置４６は、紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ（紫外線照射装置）である。上述のとおり、背景部材３１の表面には、蛍光面層が形成されているので、照明装置４６−１、４６−２が背景部材３１に紫外線を照射すると、背景部材３１は紫外線を吸収して可視光を放射する。言い換えると、背景部材３１は、紫外線を可視光として反射する。

対向壁面４５ｄの先行位置Ｓ１＋１と対向する位置には、開口枠４５ａが開口され、対向壁面４５ｄの後行位置Ｓ１−１に対向する位置には、開口枠４５ｂが開口されている。撮像ケース本体４５内には、開口枠４５ａ、４５ｂを通って背景部材３１より反射された反射光をそれぞれ入射する２つの第１プリズム４７ａ、４７ｂと、これら２つの第１プリズム４７ａ、４７ｂによって屈曲された屈曲光を入射して、撮像装置２１に向けて屈曲させる山形の第２プリズム４８が設けられている。

開口枠４５ａ、第１プリズム４７ａ及び第２プリズム４８によって、先行位置Ｓ１＋１に割出された吸着ノズル１８を含む画像である先行位置側面像７７ａを、撮像装置２１に導入する第１光路４９ａ（図４の２点鎖線示）が構成されている。開口枠４５ｂ、第１プリズム４７ｂ及び第２プリズム４８によって、後行位置Ｓ１−１に割出された吸着ノズル１８を含む画像である行位置側面像７７ｂを、撮像装置２１に導入する第２光路４９ｂ（図４の２点鎖線示）が構成されている。

照明装置４６−１、４６−２から照射された紫外線により、背景部材３１から放射される可視光は、先行位置Ｓ１＋１に割出された吸着ノズル１８及び当該吸着ノズル１８で吸着された電子部品Ｐの外周縁、及び後行位置Ｓ１−１に割出された吸着ノズル１８の外周縁を通過し、開口枠４５ａ、４５から、第１光路４９ａ及び第２光路４９ｂを通って、撮像装置２１に入射される。そして、図６に示すように、背景部材３１部分が明るい背景となり、吸着ノズル１８及び電子部品Ｐが暗い部分となり、撮像装置２１によって、先行位置側面像７７ａ及び後行位置側面像７７ｂとして一画面７８上に撮像される。

（部品装着装置のブロック図の説明）
次に、図５を用いて、部品装着装置３０のブロック図の説明をする。図５に示すように、部品装着装置３０は、当該部品装着装置３０の統括制御を行う制御部５２を備えている。制御部５２には、撮像装置２１によって撮像された先行位置側面像７７ａ及び後行位置側面像７７ｂから吸着ノズル１８や電子部品Ｐの形状を認識するＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等で構成された画像認識部５３が接続されている。また、制御部５２は、Ｒ軸モータ１５及びＺ軸モータ２０が接続されていて、これらＲ軸モータ１５及びＺ軸モータ２０を制御する。更に、制御部５２は、照明装置４６−１、４６−２及び撮像装置２１と接続されている。

制御部５２は、マイクロコンピュータを有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭや不揮発性メモリー等の「記憶部」を備えている。ＣＰＵは、プログラムを実行する。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものである。「記憶部」は、各吸着ノズル１８の形状（大きさを含む）に関する情報である「ノズル情報」が記憶されるノズル情報記憶領域５２ａを有している。また、「記憶部」は、図７に示すフローチャートに対応する「入光量制御処理」を実行するプログラム、当該「入光量制御処理」において、撮像装置２１の入光量を制御するプログラムである入光量制御手段５２ｂを記憶している。

（電子部品をプリント基板に装着する動作の説明）
次に、上記した構成の部品装着装置３０によって、電子部品Ｐをプリント基板に装着する動作について説明する。まず、制御部５２からの指令に基づいて、基板搬送装置６０のコンベアベルトが駆動され、プリント基板がガイドレール６４ａ、６４ｂ（６５ａ、６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられてクランプされ、所定位置に位置決め固定される。

続いて、Ｙ軸サーボモータ１１及び図略のＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ１２及びＸ軸スライダ１３が移動され、部品装着ヘッド１０が部品供給装置７０の部品供給部７４まで移動される。

その後、制御部５２により、Ｒ軸モータ１５が回転されることにより、ノズルホルダ１７が１ピッチ回動され、後行位置Ｓ１−１に割出されていた吸着ノズル１８を装着したノズルスピンドル３３が作業位置Ｓ１に割出される。ノズルホルダ１７が１ピッチ回動する途中でＺ軸モータ２０が正転されることにより、該ノズルスピンドル３３はノズルレバー４１により圧縮スプリング３５の付勢力に抗して下方に押下げられて下降される。ノズルスピンドル３３が下降端に位置する前にノズルホルダ１７は該ノズルスピンドル３３を作業位置Ｓ１に割出して回転停止される。その状態でノズルスピンドル３３は吸着ノズル１８の先端が部品供給部７４に搬送された電子部品Ｐに接近する位置まで押下げられ、図略の負圧発生装置から吸着ノズル１８に負圧が供給され、吸着ノズル１８の先端に電子部品Ｐが吸着保持される。

その後、Ｚ軸モータ２０が逆転されることにより、ノズルレバー４１が上方に移動され、圧縮スプリング３５の付勢力により吸着ノズル１８が上昇端位置まで押上げられる。この吸着ノズル１８が上昇端位置に後退する前に、ノズルホルダ１７がＲ軸モータ１５により回動され、作業位置Ｓ１に割出されていた吸着ノズル１８が先行位置Ｓ１＋１に割出される。このような動作を繰り返すことにより、複数の吸着ノズル１８に電子部品Ｐが順次吸着保持される。これにより、ノズルホルダ１７の回転割出し動作中に、吸着ノズル１８の上下方向の進退移動を同時に行わせる、いわゆる、同時動作制御が可能になり、電子部品Ｐを吸着するサイクルタイムを短縮し、生産性を向上することができる。

すべての吸着ノズル１８に電子部品Ｐが吸着されると、Ｙ軸サーボモータ１１及び図略のＸ軸サーボモータが駆動されてＹ軸スライダ１２及びＸ軸スライダ１３が移動され、部品装着ヘッド１０は保持位置検出撮像装置７５上に移動され、複数の吸着ノズル１８に吸着保持された電子部品Ｐが保持位置検出撮像装置７５によって撮像され、電子部品Ｐの吸着ノズル１８に対する位置ズレ、角度ズレが検出される。

その後、部品装着ヘッド１０はＹ軸サーボモータ１１及び図略のＸ軸サーボモータにより前記位置ズレ、角度ズレに応じて補正されて移動され、所定位置に位置決めされたプリント基板上に移動される。次いで、θ軸モータ１９の回転により、ノズルホルダ１７の作業位置Ｓ１に割出された吸着ノズル１８の先端に吸着保持された電子部品Ｐが前記角度ズレを補正して所定の姿勢に制御されるとともに、Ｚ軸モータ２０が正転されることにより、ノズルレバー４１によりノズルスピンドル３３が圧縮スプリング３５の付勢力に抗して下方に押下げられ、吸着ノズル１８の先端に吸着された電子部品Ｐがプリント基板に装着されるまで押下げられる。

その後、Ｚ軸モータ２０が逆転されることにより、ノズルレバー４１が上方に移動され、圧縮スプリング３５の付勢力により吸着ノズル１８が最上端に移動した状態まで押上げられる。部品装着ヘッド１０が装着位置に移動された場合は、前述の部品供給部７４に移動された場合と同様に、ノズルホルダ１７の回転割出し動作中に、吸着ノズル１８の上下方向の進退移動が同時に行わる。プリント基板の装着位置に電子部品Ｐの装着が終了すると、部品装着ヘッド１０はＹ軸サーボモータ１１及び図略のＸ軸サーボモータによりプリント基板の次の装着位置に移動される。

（入光量制御処理のフローの説明）
次に、図７に示すフローチャートを用い、制御部５２で実行される「入光量制御処理」について説明する。「入光量制御処理」は、撮像装置２１の撮像素子２１ａの入光量を制御する処理である。
「入光量制御処理」が開始すると、Ｓ１１において、上述したように、制御部５２は、Ｒ軸モータ１５及びＺ軸モータ２０に指令を出力することにより、各吸着ノズル１８を、それぞれ、Ｓ１−１、Ｓ１、Ｓ１＋１位置に割り出し、プログラムを、Ｓ１２に進める。

Ｓ１２において、制御部５２は、ノズル情報記憶領域５２ａを参照することにより、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線（光）が背景部材３１に到達する前に遮る位置にある吸着ノズル１８の「ノズル情報」、つまり、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１の間にある吸着ノズル１８の「ノズル情報」を、それぞれ取得する。図４に示す実施形態では、制御部５２は、先行位置Ｓ１＋１、後行位置Ｓ１−１、及びこれらに隣接する位置Ｓ１＋２、Ｓ１−２にそれぞれ割出された吸着ノズル１８の「ノズル情報」をそれぞれ取得する。なお、Ｓ１＋２位置は、先行位置Ｓ１＋１よりも、更に１つ先行する吸着ノズル１８の位置であり、Ｓ１−２は、後行位置Ｓ１−１よりも更に１つ後行する吸着ノズル１８の位置である。Ｓ１２が終了すると、プログラムはＳ１３に進む。

Ｓ１３において、制御部５２は、照明装置４６−１が照射する紫外線（光）が、背景部材３１に到達する前に、Ｓ１＋１、Ｓ１＋２位置にある吸着ノズル１８によって遮られる遮光量ＬＳ１、及び照明装置４６−２が照射する紫外線（光）が、背景部材３１に到達する前に、Ｓ１−１、Ｓ１−２位置にある吸着ノズル１８によって遮られる遮光量ＬＳ２を、それぞれ算出する。具体的には、制御部５２は、「ノズル情報」に基づいて、先行位置Ｓ１＋１、後行位置Ｓ１−１、及びこれらに隣接する位置Ｓ１＋２、Ｓ１−２にそれぞれ割出された吸着ノズル１８の大きさや形状、位置を認識し、これらに基づいて、遮光量ＬＳ１、遮光量ＬＳ２を算出する。なお、「ノズル情報」が吸着ノズル１８の大きさ（例えば外径）の情報の場合には、制御部５２は、Ｓ１＋１、Ｓ１＋２位置にある吸着ノズル１８の大きさが大きくなる程、遮光量が大きくなるように遮光量ＬＳ１を算出する。また、「ノズル情報」が吸着ノズル１８の形状の情報の場合には、制御部５２は、照明装置４６−１が照射する紫外線がＳ１＋１、Ｓ１＋２位置にある吸着ノズル１８によって遮られる面積を算出し、当該面積が大きくなる程、遮光量が大きくなるように遮光量ＬＳ１を算出する。なお、遮光量ＬＳ２の算出手法は、上記した遮光量ＬＳ１の算出手法と同様である。Ｓ１３が終了すると、プログラムは、Ｓ１４に進行する。

Ｓ１４において、制御部５２は、Ｓ１３で算出した遮光量ＬＳ１及びＬＳ２に基づいて、撮像装置２１における「適正露出量」を算出する。例えば、制御部５２は、遮光量ＬＳ１と遮光量ＬＳ２を合計し、合計遮光量ＬＳ３を算出し、当該合計遮光量ＬＳ３を、遮光量と露出量との関係を表したマッピングデータに参照させることにより、撮像装置２１における「適正露出量」を算出する。上記マッピングデータは、遮光量ＬＳ３が大きくなる程、撮像装置２１における「適正露出量」が大きくなるように設定されている。Ｓ１４が終了すると、プログラムはＳ１５に進む。

Ｓ１５において、制御部５２は、Ｓ１３で算出した遮光量ＬＳ１及びＬＳ２に基づいて、照明装置４６−１及び照明装置４６−２が、それぞれ照射する適正光量Ｌ１及び適正光量Ｌ２（適正紫外線量）を算出する。例えば、制御部５２は、遮光量ＬＳ１を、「遮光量」と「光量」との関係を表したマッピングデータに参照させることにより、照明装置４６−１の適正光量Ｌ１を算出する。上記マッピングデータは、遮光量ＬＳ１が大きくなる程、適正光量Ｌ１が大きくなるように設定されている。なお、適正光量Ｌ２の算出手法は、適正光量Ｌ１の算出手法と同様である。なお、制御部５２は、Ｓ１４で算出した、撮像装置２１における「適正露出量」を加味して、適正光量Ｌ１及び適正光量Ｌ２を算出することにしても差し支え無い。Ｓ１５が終了すると、プログラムは、Ｓ１６に進む。

制御部５２は、Ｓ１６において、Ｓ１５において算出した適正光量Ｌ１、Ｌ２となるように、照明装置４６−１、４６−２を制御するとともに、Ｓ１７において、Ｓ１４において算出した「適正露出量」となるように、撮像装置２１を制御する。なお、Ｓ１６において、制御部５２は、照明装置４６−１、４６−２に印加する電流量やパルス電流のデューティ比を制御（ＰＷＭ制御）することにより、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線量（光量）を制御する。また、Ｓ１７において、制御部５２は、撮像装置２１の露光時間（シャッタースピード）や、撮像素子２１ａの入光量を調整する図示しない絞りを調整することにより、撮像装置２１の露出量を制御する。これらＳ１６及びＳ１７の処理によって、撮像素子２１ａの入光量が制御される。Ｓ１７が終了すると、プログラムはＳ１８に進む。

Ｓ１８において、図６に示すように、撮像装置２１によって、先行位置Ｓ１＋１及び後行位置Ｓ１−１にそれぞれ割出された吸着ノズル１８と被吸着電子部品Ｐの先行位置側面像７７ａ及び後行位置側面像７７ｂが一画面７８上に撮像される。そして、画像認識部５３は、これら２つの側面画像７７ａ、７７ｂを２値化することにより、背景部材３１の部分と（図６において白い部分）、吸着ノズル１８や電子部品Ｐ（図６において黒い部分）との境界を認識し、吸着ノズル１８や電子部品Ｐの形状を認識する。

次に、制御部５２は、画像認識部５３によって認識された後行位置Ｓ１−１の吸着ノズル１８の形状に基づいて、後行位置Ｓ１−１にある吸着ノズル１８の異常を検出する。なお、後行位置Ｓ１−１にある吸着ノズル１８の異常には、当該位置にある吸着ノズル１８の破損や、吸着ノズル１８のノズルスピンドル３３への装着ミス、吸着ノズル１８への電子部品Ｐの吸着の有無が含まれる。後行位置Ｓ１−１にある吸着ノズル１８の異常の検出と同時に、制御部５２は、画像認識部５３によって認識された先行位置Ｓ１＋１の吸着ノズル１８及び電子部品Ｐの形状に基づいて、電子部品Ｐの吸着有無、吸着ノズル１８先端に吸着された電子部品Ｐの高さの測定、表裏判定等を行う。Ｓ１８が終了すると、プログラムは、Ｓ１１に戻る。

このように、吸着ノズル１８が電子部品Ｐを吸着した直後に電子部品Ｐの高さの測定、正しい姿勢で吸着されていることの確認等を行うので、不良部品や吸着姿勢の悪い部品を早期に発見し、無駄な搬送や誤装着を効率的に確実に防止することができる。

（本実施形態の効果）
上述した説明から明らかなように、図７に示すＳ１２〜Ｓ１７の処理において、制御部５２（入光量制御手段）は、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１の間にある吸着ノズル１８の「ノズル情報」に基づいて、照明装置４６−１、４６−２及び撮像装置２１の少なくとも一方を制御して、撮像素子２１ａの入光量を制御する。これにより、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１の間にある吸着ノズル１８によって照明装置４６−１、４６−２から照射された紫外線（光）が遮られる遮光量が増大するに従って、撮像素子２１ａの入光量が増大するように制御を行うことにより、背景部材３１の部分の明度が高く撮像される。このため、背景部材３１と吸着ノズル１８の明度差を確保することができ、吸着ノズル１８の形状の認識を確実に行うことができる。

また、照明装置４６−１、４６−２は紫外線を照射し、背景部材３１は紫外線を吸収し可視光を放射する。これにより、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線が吸着ノズル１８で反射されて撮像装置２１に入光したとしても、撮像装置２１において紫外線が認識されない一方で、紫外線が入光する背景部材３１は可視光を放射して、当該可視光が撮像装置２１で背景部材３１として撮像される。このため、吸着ノズル１８と背景部材３１の明度差をより確実に確保することができる。また、図４に示すように、本実施形態の撮像装置２１には、撮像素子２１ａに入射する光のうち、紫外線の波長の成分の光を除去する紫外線カットフィルタ２１ｃが設けられている。このため、撮像装置２１に入光する紫外線による撮像画像の乱れ等の悪影響を完全に排除することができる。

また、制御部５２（入光量制御手段）は、照明装置４６−１、４６−２が照射する光量を制御する。このため、撮像素子２１ａの入光量を容易に且つ確実に制御することができる。また、図４に示すように、本実施形態では、先行位置Ｓ＋１及び後行位置Ｓ−１に有る吸着ノズル１８に対向する位置のそれぞれに、先行側照明装置４６−１と後行側照明装置４６−２が配設されている。このため、図７のＳ１４及びＳ１５において、制御部５２が、先行側照明装置４６−１と後行側照明装置４６−２の光量をそれぞれ制御することにより、図６に示す、先行位置側面像７７ａとして撮像される背景部材３１及び後行位置側面像７７ｂとして撮像される背景部材３１のそれぞれに、最適な光量の紫外線（光）を照射させることができ、先行位置側面像７７ａ及び後行位置側面像７７ｂのそれぞれにおいて、背景部材３１と吸着ノズル１８の明度差を確保することができる。

また、制御部５２（入光量制御手段）は、撮像装置２１の露出量を制御する。このため、撮像装置２１の入光量を容易に且つ確実に制御することができる。また、上述した実施形態では、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線（光）の光量の制御に加えて、撮像装置２１の露出量も制御している。このため、撮像装置２１の入光量の調整幅が大きく、確実に背景部材３１と吸着ノズル１８の明度差を確保することができ、大きさの異なる吸着ノズル１８に幅広く対応することができる。

また、上述した図７に示すＳ１２〜Ｓ１５の処理において、制御部５２（入光量制御手段）が、吸着ノズル１８の大きさの情報、例えば、吸着ノズル１８の外径の情報に基づいて、「適正露出量」や適正光量Ｌ１、Ｌ２を算出することにすると、制御部５２（入光量制御手段）における「適正露出量」や適正光量Ｌ１、Ｌ２の算出処理に負担がかからず、この結果、容易且つ迅速に撮像素子２１ａの入光量を制御することができる。

また、上述した図７に示すＳ１２〜Ｓ１５の処理において、制御部５２（入光量制御手段）が、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１との間にある吸着ノズル１８の形状の情報（ノズル情報）に基づき、照明装置４６−１、４６−２が照射した紫外線（光）が背景部材３１に到達する前に吸着ノズル１８によって遮られる面積を算出し、当該面積に基づいて、撮像素子２１ａの入光量を制御すると、吸着ノズル１８によって遮られる遮光量をより精度高く算出することができる。この結果、制御部５２は、撮像素子２１ａの入光量をより適切に制御することができ、吸着ノズル１８と背景部材３１の明度差をより確実に確保することができる。また、吸着ノズル１８が円筒形状で無く、上述した異形の吸着ノズル１８である場合であっても、当該吸着ノズル１８によって光が遮られる遮光量を確実に算出することができ、当該遮光量に基づき、確実に撮像素子２１ａの入光量を制御することができ、吸着ノズル１８と背景部材３１の明度差を確実に確保することができる。

なお、以上説明した実施形態では、制御部５２は、「ノズル情報」のみに基づき、撮像素子２１ａの入光量を制御している。しかし、制御部５２（入光量制御手段）が、「ノズル情報」に加えて、吸着ノズル１８で吸着された電子部品Ｐの「部品情報」も加味し、当該「部品情報」に基づき、吸着ノズル１８で吸着された電子部品Ｐによって遮られる遮光量も加味して、撮像素子２１ａの入光量を制御することにしても差し支え無い。この実施形態の場合には、吸着ノズル１８で吸着された電子部品Ｐによって遮られる遮光量もまた、撮像素子２１ａの入光量制御に加味されるので、より確実に吸着ノズルと背景部材の明度差を確保することができる。

また、以上説明した実施形態では、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線（光）の光量の制御に加えて、撮像装置２１の露出量も制御している。しかし、照明装置４６−１、４６−２が照射する紫外線（光）の光量の制御、及び撮像装置２１の露出量の制御のいずれか一方を行う実施形態であっても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、「ノズル情報」は、制御部５２のノズル情報記憶領域５２ａに記憶されているが、制御部５２と通信可能に接続された記憶装置に吸着ノズル１８の形状に関す情報である「ノズル情報」が記憶され、上記記憶装置から制御部５２が「ノズル情報」を取得する実施形態であっても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、制御部５２は、図７のＳ１３において、Ｓ１２で取得した「ノズル情報」に基づいて、遮光量ＬＳ１、ＬＳ２を算出して、Ｓ１４において、「適正露出量」を算出するとともに、Ｓ１５において、適正光量Ｌ１、Ｌ２を算出している。しかし、制御部５２が、遮光量ＬＳ１、ＬＳ２を算出すること無く、Ｓ１２で取得した「ノズル情報」から直接、「適正露出量」を算出するとともに、適正光量Ｌ１、Ｌ２を算出する実施形態であっても差し支え無い。

また、Ｓ１７において、制御部５２は、撮像素子２１ａの感度を変化させることにより、撮像装置２１の露出量を制御することにしても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、照明装置４６−１、４６−２は、紫外線を照射している。しかし、可視光を照射する照明装置４６−１、４６−２を備えた部品装着装置３０にも、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、作業位置Ｓ１の直後の先行位置Ｓ１+１と直前の後行位置Ｓ１−１に割出された２つの吸着ノズル１８と被吸着部品の側面画像を取得するようにしたが、必ずしも作業位置Ｓ１の直後及び直前の位置である必要はなく、作業位置Ｓ１より後の位置と前の位置であればよい。

また、以上説明した実施形態では、制御部５２は、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１の間にある吸着ノズル１８の「ノズル情報」に基づいて、撮像素子２１ａの入光量を制御している。しかし、外形が一定形状の基準ノズルを、照明装置４６−１、４６−２と背景部材３１の間に配設し、この状態において撮像装置２１で得られた撮像画像に基づいて、撮像画像の輝度を測定し、当該輝度に基づいて、撮像素子２１ａの入光量を制御することにしても差し支え無い。

１０…部品装着ヘッド、１７…ノズルホルダ、１７ａ…同心円周、１８…吸着ノズル、２１…撮像装置、２１ａ…撮像素子、３０…部品装着装置、３１…背景部材、４６−１、４６−２…照明装置、５２…制御部（情報取得手段、入光量制御手段）、ＡＬ…鉛直軸線、Ｐ…電子部品。

Claims (7)

1. 部品を先端部で吸着し、前記部品を基板上に装着する複数の吸着ノズルと、
   軸線回りに回動可能であり、前記軸線と同心円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、
   前記同心円周の内側に配設され、光を反射可能な背景部材と、
   前記同心円周の外側に配設され、前記背景部材に光を照射する照明装置と、
   前記同心円周の外側に配設され、前記背景部材により反射された光により前記吸着ノズルの画像を取得する撮像素子を有する撮像装置と、を備えた部品装着装置であって、
   前記各吸着ノズルの形状に関する情報であるノズル情報を取得する情報取得手段と、
   前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの前記ノズル情報に基づいて、前記照明装置及び前記撮像装置の少なくとも一方を制御して、前記撮像素子の入光量を制御する入光量制御手段を有することを特徴とする部品装着装置。
2. 請求項１において、
   前記照明装置は、紫外線を照射し、
   前記背景部材の表面には、紫外線を吸収し可視光を放射する蛍光面層が形成されていることを特徴とする部品装着装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記入光量制御手段は、前記照明装置が照射する光量を制御することを特徴とする部品装着装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
   前記入光量制御手段は、前記撮像装置の露出量を制御することを特徴とする部品装着装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
   情報取得手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの大きさの情報を取得し、
   前記入光量制御手段は、前記吸着ノズルの大きさの情報に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することを特徴とする部品装着装置。
6. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
   情報取得手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの形状情報を取得し、
   前記入光量制御手段は、前記照明装置が照射した光が前記背景部材に到達する前に前記吸着ノズルによって遮られる面積を算出し、当該面積に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することを特徴とする部品装着装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
   前記情報取得手段は、前記各吸着ノズルで吸着される前記部品の形状に関する部品情報を取得し、
   前記入光量制御手段は、前記照明装置と前記背景部材の間にある前記吸着ノズルの前記ノズル情報及び前記吸着ノズルで吸着された前記部品の前記部品情報に基づいて、前記撮像素子の入光量を制御することを特徴とする部品装着装置。

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