JP3215827B2 - カメラ一体型装着ヘッド装置 - Google Patents

カメラ一体型装着ヘッド装置

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JP3215827B2
JP3215827B2 JP30313292A JP30313292A JP3215827B2 JP 3215827 B2 JP3215827 B2 JP 3215827B2 JP 30313292 A JP30313292 A JP 30313292A JP 30313292 A JP30313292 A JP 30313292A JP 3215827 B2 JP3215827 B2 JP 3215827B2
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真一 荒谷
孝治 工藤
昭裕 加藤
均 中山
和也 阿部
昌和 土岐
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板上にチッ
プ部品を実装するチップ部品装着機が備える装着ヘッド
装置に係り、とくに吸着ノズルで吸着されたチップ部品
の影像をカメラで撮像する機能を持つカメラ一体型装着
ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のチップ部品装着機においては、部
品認識用カメラはチップ部品装着機の本体側に固定され
ており、このため装着ヘッドは部品認識用カメラ位置に
移動し、一旦停止して(又は所定速度で通過して)、当
該装着ヘッドが有する吸着ノズルで吸着されているチッ
プ部品を当該部品認識用カメラで撮像できるようにして
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、チップ部品
の撮像のために部品認識用カメラ位置で装着ヘッドが停
止(又は所定速度で通過)する動作の場合、チップ部品
のプリント基板に対する装着速度は低下してしまう問題
がある。
【0004】本発明は、上記の点に鑑み、装着ヘッド側
に部品認識用のカメラを設けることで装着ヘッド移動中
にチップ部品の影像を撮像可能として装着速度の高速化
を図ったカメラ一体型装着ヘッド装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のカメラ一体型装着ヘッド装置は、チップ部
品を吸着する吸着ノズルを有する装着ヘッドと、該装着
ヘッド側に取り付けられたカメラと、前記装着ヘッド側
に取り付けられていて前記吸着ノズルで吸着されたチッ
プ部品の背後を明るくする照明手段と、前記装着ヘッド
側に取り付けられていて前記吸着ノズルで吸着されたチ
ップ部品の影像を前記カメラに入力するための反射手段
とを備え、前記反射手段が、前記吸着ノズルの下方位置
に傾斜配置された第1の平面鏡と、前記カメラの下方位
置に傾斜配置された第2の平面鏡とを備え、前記吸着ノ
ズルで吸着されたチップ部品下面の影像を、前記第1及
び第2の平面鏡で反射して前記カメラに入力できるとと
もに、前記第1の平面鏡は前記吸着ノズルの下方位置か
ら外れた位置に退避自在であり、前記吸着ノズルはノズ
ル本体と該ノズル本体に交換自在に嵌着されていて光を
部分的に透過させかつ乱反射するノズルキャップからな
り、該ノズルキャップは下端にて前記チップ部品を吸着
保持するもので、側方より前記照明手段からの光の照射
を受けるようになっていることを特徴としている。
【0006】
【作用】本発明のカメラ一体型装着ヘッド装置において
は、装着ヘッド側に照明手段と反射手段と部品認識用の
カメラとを設けており、装着ヘッドの吸着ノズルが吸着
したチップ部品の影像を、装着ヘッドの移動中に部品認
識用のカメラに取り込むことができる。このため、カメ
ラがチップ部品装着機本体(基台等)に固定されている
場合に比べてチップ部品のプリント基板上への装着を能
率的に実行できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係るカメラ一体型装着ヘッド
装置の実施例を図面に従って説明する。
【0008】図1及び図2において、1はカメラ一体型
装着ヘッド装置であり、該カメラ一体型装着ヘッド装置
1が設置されたチップ部品装着機の本体フレームによっ
てX方向ガイドレール6が水平方向に支持され、このX
方向ガイドレール6に対してX方向に摺動自在なX方向
スライダ2が取り付けられている。このX方向スライダ
2はX方向駆動手段によりX方向に駆動されるようにな
っている。X方向スライダ2に一体のブラケット2Aに
はY方向(紙面に垂直)ガイド軸3が固定され、さらに
Y方向ボール螺子軸4が回転自在に軸支されている。前
記Y方向ガイド軸3はY方向スライドブロック5を摺動
自在に貫通しており、前記Y方向ボール螺子軸4はY方
向スライドブロック5に螺合している。そして、Y方向
ボール螺子軸4を回転駆動することでY方向スライドブ
ロック5はY方向に駆動される。
【0009】前記カメラ一体型装着ヘッド装置1は、前
記Y方向スライドブロック5に固定された装着ヘッド1
0を有するとともに、装着ヘッド10側に取り付けられ
た部品認識用カメラ(CCDカメラ等)15、照明手段
としての照明具25、及び反射手段としての第1及び第
2の平面鏡30,31を有している。
【0010】前記装着ヘッド10は、下部に吸着ノズル
11を備えており、該吸着ノズル11は装着ヘッド10
の上部に突出した上下軸12と連動してZ方向(垂直方
向)に移動できるようになっている。装着ヘッド10に
は取付金具13,14を介し前記部品認識用カメラ15
が取り付けられている。なお15Aはカメラ15のレン
ズ部である。
【0011】図2に示すように、装着ヘッド10の下部
の吸着ノズル11は、金属製等のノズル本体20と、該
ノズル本体20に交換自在に嵌着されたノズルキャップ
21とからなっている。ノズルキャップ21は乳白色
(半透明)樹脂等からなり、光を部分的に透過させかつ
乱反射する機能を持つものである。
【0012】前記照明手段としての照明具25は、装着
ヘッド10が移動している状態(すなわち吸着ノズル1
1が上昇位置にある状態)のときに前記ノズルキャップ
21に横向きの光を照射するためのもので、アルミ等の
不透明材からなる円環状照明ブラケット22と、該照明
ブラケット22に固定された複数個の発光ダイオード
(LED)23とで構成されている。前記円環状照明ブ
ラケット22の内周面にはスリット24が形成され、発
光ダイオード23からの横方向の光がスリット24を介
し前記ノズルキャップ21に照射されることになる。
【0013】前記装着ヘッド10の側面には取付板32
が固定され、該取付板32に対しリニアガイド33を介
し支持アーム34が図2の紙面に垂直な向き、すなわち
Y方向に移動自在に取り付けられている。そして、前記
第1の平面鏡30はその支持アーム34の傾斜した先端
面に固着されている。すなわち、通常は第1の平面鏡3
0は、吸着ノズル11の下方位置に傾斜配置されてい
て、該吸着ノズル11の中心軸の延長線(すなわち鉛直
線)に対して略45度傾斜した位置関係にある。なお、
支持アーム34のY方向の駆動は、取付板32上に取り
付けられたエアーシリンダ35で行なう。このように支
持アーム34及び第1の平面鏡30をY方向に移動自在
としたのは、それらの位置を吸着ノズル11の真下から
側方にずらせて、吸着ノズル11によるチップ部品40
のフィーダ部からの吸着及びプリント基板へのチップ部
品40の装着動作の妨げとならないようにするためであ
る。また、第2の平面鏡31は取付金具13に固定の支
持アーム36の傾斜した先端面に固着されている。すな
わち、第2の平面鏡31は部品認識用カメラ15の下方
位置に傾斜配置されていて、その部品認識用カメラ15
の中心軸の延長線(すなわち鉛直線)に対して略45度
傾斜していて前記第1の平面鏡30からの反射光を受け
る位置関係となっている。
【0014】次に上記実施例の動作説明を行う。カメラ
一体型装着ヘッド装置1の吸着ノズル11がチップ部品
装着機のフィーダ部の吸着ステージからチップ部品を吸
着するときは、装着ヘッド10のX−Y方向の移動によ
り吸着ノズル11は指定された吸着ステージの真上に移
動するとともに、エアーシリンダ35の働きで第1の平
面鏡30及び支持アーム34は吸着動作の邪魔にならな
い位置に退避する。その後、吸着ノズル11は下降動作
を行って所定のチップ部品を真空吸引によりピックアッ
プして上昇位置に戻り、所定位置に位置決め支持された
プリント基板上の部品装着位置への移動を開始する。
【0015】前記吸着ノズル11が上昇位置に復帰後
は、前記第1の平面鏡30及び支持アーム34も元の位
置、すなわち図3のように、第1の平面鏡30が吸着ノ
ズル11の真下位置となるように戻る。そして、前記装
着ヘッド10の前記部品装着位置への移動期間中に、照
明具25の発光ダイオード23を発光させて吸着ノズル
11下端部を構成するノズルキャップ21に横方向の光
を照射する。ノズルキャップ21は乳白色(半透明)樹
脂等からなり、光を部分的に透過させかつ乱反射する機
能を持つものであるから、図2のようにノズルキャップ
21の下端で吸着保持されたチップ部品40の背後が明
るく光る。この結果、チップ部品40底面側よりみた外
形線の内側が暗い影となり背景が明くなった影像(チッ
プ部品底面のもの)が、図3から判るように、第1の平
面鏡30で第2の平面鏡31に向けて反射され、さらに
第2の平面鏡31で下方に向いた部品認識用カメラ15
に向けて反射される。この結果、部品認識用カメラ15
はチップ部品40底面の外形線の影像を取り込むことが
できる。また、同時にチップ部品40の側面の影像は、
図3から判るように、第2の平面鏡31で直接反射され
て部品認識用カメラ15に入力される。この結果、部品
認識用カメラ15による画像は図4のようになり、図中
影像(イ)はチップ部品底面のもの、影像(ロ)はチッ
プ部品側面のものである。そして、部品認識用カメラ1
5のビデオ信号を処理する画像処理装置によって影像
(イ)からチップ部品40の吸着姿勢を認識でき、あわ
せてノズルキャップ21の中心位置Cに対するチップ部
品40の位置ずれ(X,Y方向の位置ずれ及び回転方向
の位置ずれ)を検出できる(部品認識用カメラ15とノ
ズルキャップ21中心との位置関係は予め既知としてお
くことができるので)。また、チップ部品側面の影像
(ロ)の吸着ノズルと反対側の外形線に接する直線
(ハ)の位置から部品高さ検出することができる(吸着
ノズル下端面の高さは既知であるから)。この結果、個
々のチップ部品の高さを検出して装着時の吸着ノズル下
降量の高精度の制御が可能となる。このことは、別個に
部品高さ検出用センサを設けたり、該高さ検出用センサ
の位置へ装着ヘッドが移動する必要がないことを意味
し、機構の簡略化や、チップ部品装着の効率化に有効で
ある。
【0016】前記装着ヘッド10がプリント基板上の部
品装着位置に到着する前に上記チップ部品40について
の画像認識は終了しており、装着ヘッド10は前記チッ
プ部品40の吸着ノズル11に対する位置ずれを考慮し
てプリント基板への装着を実行する。すなわち、前記部
品装着位置に正確にチップ部品40が載置されるように
前記チップ部品40の位置ずれを相殺するように装着ヘ
ッド10の停止位置が決定され、この結果、高精度のチ
ップ部品実装が可能となる。なお、チップ部品装着時
も、エアーシリンダ35の働きで第1の平面鏡30及び
支持アーム34は吸着ノズル11の装着動作の邪魔にな
らない位置に退避する。
【0017】なお、第2の平面鏡31も第1の平面鏡3
0と同様な機構でカメラ15の真下から退避可能とすれ
ば、カメラ15を用いてプリント基板上の位置決め用基
板マーク(プリント基板上の部品装着位置と一定位置関
係にある)を撮像することができ、さらにチップ部品実
装前のプリント基板上の配線パターンの検査や実装後の
チップ部品装着状態の検査を実行するようにできる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカメラ一
体型装着ヘッド装置によれば、装着ヘッド側に部品認識
用のカメラを設けることで装着ヘッド移動中に吸着され
ているチップ部品の影像を撮像可能として装着速度の高
速化を図ることができる。また、吸着ノズルはノズル本
体と該ノズル本体に交換自在に嵌着されていて光を部分
的に透過させかつ乱反射するノズルキャップからなり、
該ノズルキャップは下端にてチップ部品を吸着保持する
もので、側方より照明手段からの光の照射を受けるよう
になっており、これによりチップ部品の底面側よりみた
外形線の内側が暗い影となり背景が明るくなった影像を
撮像可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカメラ一体型装着ヘッド装置の実
施例を示す正面図である。
【図2】実施例の要部拡大正面図である。
【図3】チップ部品の影像取り込みを示す説明図であ
る。
【図4】部品認識用カメラで取り込んだ画像の一例を示
す説明図である。
【符号の説明】
1 カメラ一体型装着ヘッド装置 10 装着ヘッド 11 吸着ノズル 15 部品認識用カメラ 20 ノズル本体 21 ノズルキャップ 23 発光ダイオード 25 照明具 30,31 平面鏡 35 エアーシリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 均 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 阿部 和也 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 土岐 昌和 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−79399(JP,A) 特開 平3−270893(JP,A) 特開 平4−30990(JP,A) 特開 平3−265198(JP,A) 特開 平4−275835(JP,A) 特開 平4−107988(JP,A) 特開 平5−243795(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 13/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップ部品を吸着する吸着ノズルを有す
    る装着ヘッドと、該装着ヘッド側に取り付けられたカメ
    ラと、前記装着ヘッド側に取り付けられていて前記吸着
    ノズルで吸着されたチップ部品の背後を明るくする照明
    手段と、前記装着ヘッド側に取り付けられていて前記吸
    着ノズルで吸着されたチップ部品の影像を前記カメラに
    入力するための反射手段とを備え、 前記反射手段が、前記吸着ノズルの下方位置に傾斜配置
    された第1の平面鏡と、前記カメラの下方位置に傾斜配
    置された第2の平面鏡とを備え、前記吸着ノズルで吸着
    されたチップ部品下面の影像を、前記第1及び第2の平
    面鏡で反射して前記カメラに入力できるとともに、前記
    第1の平面鏡は前記吸着ノズルの下方位置から外れた位
    置に退避自在であり、 前記吸着ノズルはノズル本体と該ノズル本体に交換自在
    に嵌着されていて光を部分的に透過させかつ乱反射する
    ノズルキャップからなり、該ノズルキャップは下端にて
    前記チップ部品を吸着保持するもので、側方より前記照
    明手段からの光の照射を受けるようになっていることを
    特徴とするカメラ一体型装着ヘッド装置。
  2. 【請求項2】 前記吸着ノズルで吸着されたチップ部品
    側面の影像を、前記第2の平面鏡のみで反射して前記カ
    メラに入力する請求項1記載のカメラ一体型装着ヘッド
    装置。
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JPH10313197A (ja) * 1997-05-13 1998-11-24 Kiyoshi Matsumoto 表面実装用電子部品位置決め装置

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