JP2853197B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品を吸着して回路基板に装着する場
合等に利用される部品装着装置に関し、特に透視部を有
する吸着ノズルを備えた部品装着装置に関する。

従来の技術 従来、電子部品を回路基板に装着する際には、部品供
給位置で吸着ノズルにて電子部品を吸着し、次に吸着ノ
ズルを認識位置に移動させて認識カメラにて吸着された
電子部品の吸着位置を検出し、その後吸着ノズルを回路
基板の部品装着位置に対抗する位置まで移動させ、電子
部品の位置ずれの補正を行って回路基板上の所定位置に
装着していた。

しかし、吸着ノズルで電子部品を吸着した後回路基板
に向かって移動する途中で、吸着ノズルを認識位置に正
確に位置決めして吸着に対する電子部品の位置認識を行
う工程が存在しているため、１回の部品装着動作に要す
る時間が長くかかり、部品装着効率が悪いという問題が
あった。

そこで、本出願人は、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示すように、吸着した電子部品Ｐを透視できる吸着ノ
ズル41を用い、この吸着ノズル41を、部品供給位置と部
品装着位置との間で水平方向に移動可能な可動体42に昇
降可能に設けられた昇降部材43に取付けるとともに、こ
の吸着ノズル41の上方に位置して前記可動体42に認識カ
メラ44を取付け、さらに吸着ノズル41を任意の回転位置
に回転する手段45を昇降部材43に設けた部品装着装置を
開発した。

この部品装着装置によると、第４図（ａ）に示すよう
に、部品供給位置において部品吸着時にその吸着位置を
認識し、次に第４図（ｂ）に示すように、昇降部材43を
上昇させた後可動体42を水平方向に移動して吸着した電
子部品Ｐを装着位置に対向位置させ、その後第４図
（ｃ）に示すように、昇降部材43を下降させて電子部品
Ｐを装着することができ、搬送途中で部品認識工程が無
くなるため、効率的な部品装着が可能となり、かつ装着
状態も認識することができる。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記構成の電子部品装着装置においては、
認識カメラ44が可動体42に固定設置され、その焦点は部
品吸着位置や部品装着位置に合わされているため、第４
図（ｂ）に示すように、昇降部材43を上昇させて電子部
品Ｐを搬送する間は電子部品Ｐに焦点が合わないために
これを認識することができず、従って電子部品Ｐの吸着
時又は装着時に、高精度の部品認識を行うための時間が
必要となり、装着動作に要する時間が長くなるという問
題がある。

又、認識カメラ44が固定される一方、吸着ノズル41が
回転可能に構成されているため、吸着した電子部品Ｐを
どの回転位置に回転させても認識カメラ44の視野内に入
るようにする必要があり、そのため第５図に示すよう
に、認識カメラ44の視野Ｂに対して電子部品の認識領域
Ｃが狭くなり、それだけ分解能が低くなるという問題が
ある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、部品搬送中にも部
品認識を行うことができて効率的に部品装着することが
でき、また認識手段の視野を効果的に用いて分解能の高
い認識が可能な部品装着装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、部品供給位置と
部品装着位置との間で水平方向に移動可能な可動体に昇
降可能な昇降部材を設け、前記昇降部材に取り付けられ
た吸着ノズルと、前記吸着ノズルに保持された部品を認
識する認識手段とを有する部品装着装置において、前記
認識手段は、前記吸着ノズルが吸着対象の部品に近接し
た状態にて、前記部品全体が認識視野内に入るよう吸着
ノズルと一体に回転可能に設けられたことを特徴とす
る。

作用 本発明によると、認識手段が吸着ノズルとともに昇降
部材に取付けられているため、吸着ノズルに吸着された
部品に対して認識手段の焦点が常に合っており、従って
部品を吸着して搬送している間に部品認識を行うことが
可能であり、部品吸着時又は装着時に部品を認識するた
めに要していた時間を少なくし、１回の部品装着動作に
要する時間を短縮することができる。

又、吸着ノズルと認識手段を共に回転筒体に取付ける
ことによって、吸着した部品と認識手段の相対的な位置
関係を保持したまま部品の回転位置を任意に設定するこ
とができ、従って部品吸着時に認識手段の視野の方向と
部品の回転位置を対応させることによって認識手段の視
野を最大限に生かした分解能の高い部品認識が可能とな
る。

実 施 例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて
説明する。

第１図、第２図において、１は、図示しない水平２軸
ロボット等にて部品供給位置と部品装着位置との間を水
平方向に移動可能に支持された可動体であり、その垂直
な取付面1aに昇降可能に昇降部材２が設置されている。
この昇降部材２は取付面1aの両側に配設された一対の直
線ガイド３にて昇降自在に案内され、かつ可動体１上に
設置された昇降駆動手段４にて昇降駆動可能に構成され
ている。この昇降駆動手段４は、図示しない回転駆動手
段にて回転駆動される送りねじ５と、この送りねじ５に
螺合したナットを備えかつ一方の直線ガイド３にて昇降
可能に案内された昇降駆動片６と、昇降部材２と昇降駆
動片６を連結する連結片７にて構成されている。

昇降部材２内には、上下一対の軸受８にて回転自在に
回転筒体９が設けられている。この回転筒体９の下部は
大径に形成され、その内周に取付筒体10が嵌合されてい
る。11は回転筒体９の下端部内周に突設されたガイドピ
ンで、取付筒体10に形成された長穴12に係合し、回転筒
体９と取付筒体10の相対回転を阻止して所定範囲昇降可
能に構成されており、かつばね13にて取付筒体10を下方
に付勢して部品装着時の取付筒体10の退入を許容するよ
うに構成されている。

14は取付筒体10の下部内周に着脱可能に装着された吸
着ノズルである。この吸着ノズル14は、ノズル部15と、
その上端が固着された透視板16と、その上方に適当間隔
あけて配置された透光板17と、これら透視板16と透光板
17が下端部と上端部に一体的に係止された吸引筒18とか
ら構成され、これら透視板16、透光板17及び吸引筒18に
て吸引室19が区画されている。吸引筒18の周側壁には、
透視板16の上面に接するように周方向に適当間隔おきに
複数の吸引開口20が形成されている。21はノズル部15内
に設置されたフィルタであり、22は吸着ノズル14を吸着
すべき電子部品Ｐの大きさに対応してワンタッチで交換
できるように係止する弾性係止具である。吸引筒18の下
端外周には、吸着ノズル14の着脱時に治具が係合するフ
ランジ18aが設けられている。23は吸引筒18の上端と取
付筒体10内周の段部との間に介装されたパッキンであ
る。

取付筒体10の下部内周には、吸引開口20に対向するよ
うに環状溝24aが形成され、この環状溝24aは通路24bを
通って取付筒体10の外周面の上部で開口し、回転筒体９
に貫通形成された通孔24cに連通し、さらに昇降部材２
の内周に形成された環状溝24dを介してこの昇降部材２
に形成された通路24eにてその外面に開口し、接続金具2
5を介して図示しない吸引手段に接続されている。

回転筒体９の上部は小径に形成され、その外周に歯付
きプーリ26が設置されている。この歯付きプーリ26は可
動体１の取付面1aに設置されたブラケット27にて軸受28
を介して回転自在に支持されており、この歯付きプーリ
26の内周に形成されたキー溝29に回転筒体９の外周に取
付けられたキー30が係合している。歯付きプーリ26は、
第１図に示すように、可動体１に設けられた駆動モータ
31にて任意の回転位置に回転駆動可能に構成されてい
る。

又、回転筒体９の上端から上方に一対の支軸32が立設
され、その上部に取付けられた支持部材33に、回転筒体
９と同一軸心上に下向きに認識カメラ34が取付けられて
いる。また、回転筒体９の下部外周には環状の照明具35
が配設されている。

次に、動作を説明する。まず、可動体１を移動させて
吸着ノズル14を部品供給位置の上方に対向位置させ、昇
降駆動手段４にて昇降部材２を下降させ、ノズル部15の
先端が電子部品Ｐの僅かに上方に位置した状態で停止さ
せ、認識カメラ34にて透視板16及び透光板17を通して電
子部品Ｐの形状と位置を大まかに認識する。

認識した電子部品Ｐの形状が不適正である場合には、
吸着動作には入らず、そのまま次の電子部品Ｐを供給位
置に送り込み、再びその形状を認識カメラ34にて認識す
る。また、電子部品Ｐの回転位置が認識カメラ34におけ
るCCDの配列方向に対して傾斜している場合には駆動モ
ータ31にて回転筒体９を回転させ、第３図に示すように
認識カメラ34の視野Ａの外郭線、従ってまたCCDの配列
方向と、電子部品Ｐの外周辺が平行になるようにする。
このようにすることによって、認識カメラ34の視野を有
効に利用して分解能の高い認識が可能となる。又、CCD
の配列方向と電子部品Ｐの外周辺の方向に一致させるこ
とにより、斜め方向の場合に比して分解能が高くなり、
それだけ高精度の認識が可能である。

電子部品Ｐの形状が適正であると、昇降部材２をさら
に下降させて吸着ノズル14にて電子部品Ｐの吸着動作を
行う。なお、吸引室19は図示しない真空吸引手段にて吸
着前に真空にされ、ノズル部15から外気が吸引される
が、吸引外気中のゴミ等はフィルタ21にて除去されてか
ら吸引室19内に流入するので、透視板16の上面や透光板
17の下面にゴミ等が付着することはない。その後、ノズ
ル部15の先端が電子部品Ｐの上面に接すると、電子部品
Ｐが吸着される。

電子部品Ｐを吸着すると、昇降駆動手段４にて昇降部
材２を所定位置まで上昇させた後、可動体１を移動さ
せ、吸着ノズル14にて吸着した電子部品Ｐを回路基板の
所定の装着位置の上方に向かって搬送する。この搬送中
において、吸着した電子部品Ｐに認識カメラ34の焦点が
合っているので、吸着した電子部品Ｐ位置を認識カメラ
34にて正確に認識し、認識カメラ34の座標系に対するＸ
方向及びＹ方向の偏心量及び傾き角が検出される。

その後、吸着した電子部品Ｐが回路基板の部品装着位
置の上方に位置すると、吸着した電子部品Ｐの認識カメ
ラ34の軸心に対する偏心量を補正し、かつ電子部品Ｐの
装着姿勢に応じて回転筒体９を回転させるとともに座標
系に対する傾き角の補正を行い、その後、昇降部材２を
下降させ、電子部品Ｐが回路基板に当接する直前の位置
で停止させる。次に、回路基板の部品装着位置を認識カ
メラ34にて認識し、必要に応じて電子部品Ｐの位置を再
調整した後、昇降部材２を下降させて電子部品Ｐを回路
基板の部品装着位置に当接させ、吸引室19にエアを送り
込んで吸着を解除することによって電子部品Ｐは回路基
板Ｂの所定位置に正確に装着される。さらに、この電子
部品Ｐの装着状態を認識カメラ34で認識し、装着状態の
検査を行った後、昇降部材２を上昇させ、可動体１を部
品供給位置に移動させる。

以上の動作を繰り返すことによって回路基板Ｂ上の電
子部品装着位置に順次に適正な電子部品Ｐを効率的に装
着することができる。

尚、以上の動作を繰り返す間に、吸着ノズル14の透視
板16又は透光板17にゴミ等が付着して汚れが発生すると
吸着ノズル14を取り外し、これを洗浄するとともに、取
付筒体10に代替の吸着ノズル14を取付けて装着動作に復
帰する。

発明の効果 本発明によれば、認識手段が吸着ノズルとともに昇降
部材に取付けられているため、吸着ノズルに吸着された
部品に対して認識手段の焦点が常に合っており、従って
部品を吸着して搬送している間および部品吸着時、部品
装着時とも部品認識を行うことが可能であり、部品吸着
時又は装着時に部品を認識するために要していた時間を
無くし、１回の部品装着動作に要する時間を短縮するこ
とができる。

又、吸着ノズルと認識手段を共に回転筒体に取付ける
ことによって、吸着した部品と認識手段の相対的な位置
関係を保持したまま部品の回転位置を任意に設定するこ
とができ、従って部品吸着時に認識手段の視野と部品の
回転位置を対応させることによって認識手段の視野を最
大限に生かした分解能の高い部品認識ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は電
子部品装着装置の要部の斜視図、第２図は吸着ノズル部
分の縦断正面図、第３図は電子部品の吸着時の認識状態
を示す平面図、第４図（ａ）〜（ｃ）は従来例における
電子部品の装着工程を示す概略構成図、第５図は同電子
部品の吸着時の認識状態を示す平面図である。 １……可動体、２……昇降部材、９……回転筒体、14…
…吸着ノズル、15……ノズル部、16……透視板、17……
透光板、34……認識カメラ、Ｐ……電子部品。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−224395（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167803（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/04 H05K 13/08 B23P 21/00 305

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品供給位置と部品装着位置との間で水平
   方向に移動可能な可動体に昇降可能な昇降部材を設け、
   前記昇降部材に取り付けられた吸着ノズルと、前記吸着
   ノズルに保持された部品を認識する認識手段とを有する
   部品装着装置において、前記認識手段は、前記吸着ノズ
   ルが吸着対象の部品に近接した状態にて、前記部品全体
   が認識視野内に入るよう吸着ノズルと一体に回転可能に
   設けられたことを特徴とする部品装着装置。
2. 【請求項２】前記昇降部材に透視部とノズル部とを有す
   る吸着ノズルを取り付け、吸着ノズルの上方位置に認識
   手段を配置すると共に、この認識手段を前記昇降部材に
   取り付けたことを特徴とする請求項１記載の部品装着装
   置。