JP3939002B2

JP3939002B2 - 吸着ノズルの位置確認治具

Info

Publication number: JP3939002B2
Application number: JP03601998A
Authority: JP
Inventors: 秀邦新山
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: JPH11230717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ノズルの位置確認治具に係り、特に、吸着ノズルで電子部品を吸着する際に、吸着ノズルの先端が、予定された位置にあるか否かを認識させるための吸着ノズルの位置確認治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、図１０に示すような吸着ノズルの位置確認治具１００がある。この治具１００は、Ｚ軸ステージ１０２上に配置させる部品供給装置Ｇ（図１１参照）と吸着ノズル１０１とが、電子部品吸着時において正確に位置合わせされているか否かを確認するためのものである。この治具１００は、Ｚ軸ステージ１０２上に配置させる部品供給装置Ｇに代えて、ステージ１０２上の所定の場所に配置させるためのベース１０４を有し、このベース１０４上にはピックテスター１０５を備えている。そこで、先ず、ベース１０４上に置かれたゲージブロック（図示せず）に基づき、ピックテスター１０５のピック部１０５ａの先端を測定基準に設定する。その後、ゲージブロックを外し、吸着ノズル１０１を下降させ、吸着ノズル１０１の所定場所にピック部１０５ａが接触している状態で、目盛り部１０５ｂを読む。そして、その読取り値に基づいて、吸着ノズル１０１の高さ方向（Ｚ方向）の位置を求め、その値に基づいて、Ｚ軸ステージ１０２側の高さを調整しながら、吸着ノズル１０１とＺ軸ステージ１０２との相対的な高さ関係を調整する。
【０００３】
なお、前述した部品供給装置（「パーツカセット」ともいう）Ｇの一例として、特開平７−８６７９２号公報に開示されたものがある。この装置Ｇは、図１１及び図１２に示すように、バルクケース１０７から１個ずつ送り出されたチップ状の電子部品Ｈを、搬送経路１０９上のベルト１１０を介してシャッタ部１１１まで搬送させる構成を有している。また、このシャッタ部１１１は、図１２に示すように、４５°のステップ回転する回転体１１２と遮蔽円板１１３との協働により、電子部品Ｈを１個ずつ所定場所（吸着位置）まで送り込む構成を有している。そして、吸着ノズル１０１による電子部品Ｈの吸着時において、遮蔽円板１１３の切欠き部１１３ａが、吸着ノズル１０１の常に真下に位置することで、切欠き部１１３ａを介して露出させた電子部品Ｈを、常に一定の位置で吸着ノズル１０１に一個ずつ吸着させることができる。更に、図１０に示すように、部品供給装置Ｇに設けられた筺体１１４の底面１１４ａには位置決めピン１１５が２本設けられ、各位置決めピン１１５を、Ｚ軸ステージ１０２に設けられた位置決め穴１１６内に差し込むことで、Ｚ軸ステージ１０２上での装置Ｇの位置決めを達成させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸着ノズルの位置確認治具は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。すなわち、吸着ノズルの位置確認治具１００は、ゲージ式であるために、その取り扱いに熟練を要し、吸着ノズル１０１の位置検査に時間と手間がかかるといった問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、熟練を必要とせず、作業時間の短縮化や作業の確実性を促進させるようにした吸着ノズルの位置確認治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の吸着ノズルの位置確認治具は、電子部品を吸着搬送する吸着ノズルを、所定の位置で停止させた状態で、上下方向に延在する吸着ノズルの先端部分の位置を確認する吸着ノズルの位置確認治具において、吸着ノズルの先端部分を照明する光源部と、吸着ノズルの吸着面から下方に離間して位置し、吸着ノズルの吸着面を下から撮像させる第１の撮像窓部と、吸着ノズルの吸着面から側方に離間して位置し、吸着ノズルの吸着面を含む部分を横から撮像させる第２の撮像窓部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この吸着ノズルの位置確認治具は、一旦停止させた吸着ノズルの位置を視認するための治具である。この位置認識治具に設けられた光源部により、吸着ノズルの先端部分を照らし出し、吸着ノズルからの反射光を積極的に作り出す。そして、位置認識治具は、上下方向に延びる吸着ノズルの下端に形成した吸着面で反射した光を受け入れる第１の撮像窓部を有し、更に、吸着ノズルの先端部分の側面で反射した光を受け入れる第２の撮像窓部を有している。したがって、第１の撮像窓部から取り込まれる底面像によって、吸着面の状態を撮像すると、その撮像結果に基づいて、吸着面の水平方向の位置を映像として認識することができる。同様に、第２の撮像窓部から取り込まれる側面像によって、吸着面の高さ方向の位置を映像として認識することができる。このように、吸着ノズルの吸着面の位置を非接触で検査することが可能となり、吸着ノズルの位置確認作業の迅速化と簡易化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の吸着ノズルの位置確認治具において、電子部品を吸着ノズルに供給するパーツカセットに代えてパーツカセット載置用のステージ上に配置させるハウジングの先端部には、パーツカセットの電子部品吸着位置に対応する吸着ノズル導入領域が設けられ、第１の撮像窓部は、ハウジングにおける吸着ノズル導入領域の下部に設けられ、第２の撮像窓部は、ハウジングにおける吸着ノズル導入領域の立上げ部に設けられ、光源部は、ハウジングにおける第１の撮像窓部と第２の撮像窓部との少なくとも一方に設けられると好ましい。
【０００９】
このような構成を採用した場合、パーツカセット載置用のステージ上に設置させる電子部品供給用のパーツカセットが既にもっている吸着ノズル導入領域を、位置確認治具のハウジングの先端部に形成させることで、パーツカセットに代えて、位置確認治具をステージ上に配置させても、吸着位置まで降ろされた吸着ノズルと治具とが衝突する事態が起こらない。そして、パーツカセットの吸着ノズル導入領域では、吸着ノズルによる電子部品の吸着動作が行われる関係上、吸着ノズルの吸着位置を正確に把握する必要がある。そこで、治具のハウジングにおいて、吸着ノズル導入領域の下部に第１の撮像窓部を設け、その立ち上げ部に第２の撮像窓部を設け、更に、吸着ノズルの照明を確実にするために、第１の撮像窓部の少なくとも一方に光源部を設けている。このように構成する結果、パーツカセットと位置認識治具との間に互換性が生じ、必要に応じて交換することができる。そして、治具によって得られた像情報に基づき、吸着ノズルの吸着位置（ピックアップ位置）を正確に把握することができる。
【００１０】
請求項３記載の吸着ノズルの位置確認治具において、ハウジングの内部には、第１の撮像窓部を通る吸着ノズル底面像の第１光路と第２の撮像窓部を通る吸着ノズル側面像の第２光路との合流位置に設けた光路合成素子と、光路合成素子から延びる第３光路上に設けた撮像素子と、が設けられると好ましい。
【００１１】
このような構成を採用した場合、ハウジング内に設けた光路合成素子（例えばハーフミラー）により、第１光路と第２光路とを合流させて第３光路を作り出すことができるので、各光路に対応させた撮像素子を個別的に設ける必要がなく、一個の撮像素子で二種類の像を撮像することができる。従って、ハウジング内の構成が簡単になり、ハウジング内の部品点数を減らすことができ、治具の軽量化や小型化が図られる。
【００１２】
請求項４記載の吸着ノズルの位置確認治具において、ハウジングの内部には、第１光路と第２光路とを切り替えるシャッタが設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、撮像素子で起こる二重映しの状態を、シャッタの切替えにより簡単に回避させることができる。
【００１３】
請求項５記載の吸着ノズルの位置確認治具において、ハウジングには、パーツカセットの位置決め手段に対応する構成の位置決め手段が設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、パーツカセットと位置確認治具との交換作業を、同一構成の位置決め手段を介して簡単に行うことができる。この位置決め手段としては、位置決めピンが代表的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による吸着ノズルの位置確認治具の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る吸着ノズルの位置確認治具の外観を示す斜視図である。同図に示す吸着ノズルの位置確認治具１は、パーツカセット載置用のステージ２上に並べられるようにして設置される部品供給装置（「パーツカセット」ともいう）Ｇ（図１１参照）に代えて利用されるものであり、パーツカセットＧと吸着ノズル３との相対的な位置関係を把握する作業に利用される。
【００１６】
このような作業を必要とする理由は、吸着ノズル３によってパーツカセットＧから電子部品Ｈをピックアップする際、吸着ノズル３の先端が所定のピックアップ位置にあるか否かが電子部品Ｈの実装精度に大きな影響を与えるからである。すなわち、吸着ノズル３のピックアップ位置（電子部品吸着位置）がずれると、電子部品Ｈの中央を吸着ノズル３で吸着させることができなくなり、電子部品Ｈの吸着不良や吸着位置のばらつきが発生するからである。よって、パーツカセットＧと吸着ノズル３との相対的な位置関係を治具１により把握し、撮像結果に基づいて、ステージ２を上下左右方向に移動調整させながらステージ２側でピックアップ位置の調整を行う。すなわち、治具１は、ステージ２に対して相対的な位置ずれを起こしていた吸着ノズルＧの先端をピックアップ位置に正確に位置させようとするものである。
【００１７】
そこで、このような調整に利用される位置確認治具１は、図１〜図３に示すように、金属製のハウジング４を有し、このハウジング４は、ステージ２上に密に並設させるパーツカセットＧの幅と同じ薄型になっている。また、ハウジング４の中央及び後端には、治具１の取り扱いを容易にするための取手５が設けられている。更に、ハウジング４の底面には、ステージ２上に設けた前後一対の位置決め穴６に合致させ得る位置決め手段としての位置決めピン７が２本設けられ、これら位置決めピン７は、パーツカセットＧに設けられた位置決めピンＰ（図１１参照）に対応させるものである。具体的に、一対の位置決めピン７は、その形状や間隔をパーツカセットＧの位置決めピンＰと同じにし、パーツカセットＧと治具１との差し替えを可能にする。
【００１８】
なお、ステージ２上の位置決め穴６は、実際上、テーブル２ａ上に平行に設置された二本の調整ブロック２ｂに形成され、各調整ブロック２ｂには、等間隔のピッチをもって位置決め穴６が設けられている。そして、ステージ２は、調整ブロック２ｂの摺動によって前後方向（Ｘ方向）及び左右方向（Ｙ方向）の調整を可能にし、テーブル２ａによって高さ方向（Ｚ方向）の調整が可能になっている。従って、治具１による測定結果に基づき、ステージ２は、任意の方向に調整移動させることができる。
【００１９】
図４及び図５に示すように、治具１において、ハウジング４の先端部には、パーツカセットＧのピックアップ位置（電子部品吸着位置）に対応する吸着ノズル導入領域Ｓが設けられている。この吸着ノズル導入領域ＳはＬ字状に切欠かれ、この吸着ノズル導入領域Ｓの下部には、吸着ノズル３の吸着面３ａから下方に離間した位置で第１の撮像窓部Ａが設けられ、吸着ノズル導入領域Ｓの立ち上げ部には、吸着ノズル３の吸着面３ａから側方に離間した位置で第２の撮像窓部Ｂが設けられている。また、第１の撮像窓部Ａには、吸着ノズル３の吸着面３ａを照らし出す第１の光源部Ａ１が設けられ、第２の撮像窓部Ｂにもノズル３の先端部の側面を照らし出す第２の光源部Ｂ１が設けられている。従って、第１及び第２の光源部Ａ１，Ｂ１を同時点灯させた状態で、第１の撮像窓部Ａを利用すると、吸着面３ａの状態を真下から確実に視認することができ、第２の撮像窓部Ｂを利用した場合には、吸着面３ａの状態を真横から確実に視認することができる。
【００２０】
この第１の撮像窓部Ａにおいて、ハウジング４には、吸着ノズル３の吸着面３ａの真下に位置する縦穴状の覗き窓１０が設けられ、この覗き窓１０を塞ぐように、ハウジング４にはガラス製の防塵用窓板１１が嵌め込まれている。また、覗き窓１０の周囲には、第１の光源部Ａ１を構成する８個の発光体（例えばＬＥＤ）１２が配置され（図６参照）、これら発光体１２は窓板１１の内側に設置される。従って、吸着ノズル３は窓板１１を介して確実に照明され、吸着ノズル３の吸着面３ａで反射した光は、略鉛直に延びる第１光路Ｌ１に沿って覗き窓１０内に確実に入射することになる。
【００２１】
同様に、第２の撮像窓部Ｂにおいて、ハウジング４には、吸着ノズル３の先端部の真横に位置する横穴状の覗き窓２０が設けられ、この覗き窓２０を塞ぐように、ハウジング４にはガラス製の防塵用窓板２１が嵌め込まれている。また、覗き窓２０の周囲には、第２の光源部Ｂ１を構成する４個の発光体（例えばＬＥＤ）２２が配置され（図７参照）、これら発光体２２は窓板２１の内側に設置される。従って、吸着ノズル３は窓板２１を介して確実に照明され、吸着ノズル３の先端部で反射した光は、水平方向に第２光路Ｌ２に沿って覗き窓２０内に確実に入射することになる。
【００２２】
このように、第１の撮像窓部Ａから取り込まれた吸着ノズル底面像は、ハウジング４の後部に収容した撮像ユニット２３の撮像素子（ＣＣＤ）２４まで導かれ、撮像ユニット２３からは、映像信号がコネクタ端子２５（図２参照）を介して外部に出力される。同様に、第２の撮像窓部Ｂから取り込まれた吸着ノズル側面像も撮像素子２４まで導かれている。
【００２３】
そこで、覗き窓１０の真下には、第１光路Ｌ１上に位置するようにしてハウジング４の内壁面に固定させた反射ミラー２６が設置され、この反射ミラー２６により、第１光路Ｌ１を、直角に曲げて、鉛直な光路を水平な光路に変換している。同様に、覗き窓２０の真横には、第２光路Ｌ２上に位置するようにしてハウジング４の内壁面に固定させた反射ミラー２７が設置され、この反射ミラー２７により、第２光路Ｌ２を、直角に曲げて、水平な光路を鉛直な光路に変換している。
【００２４】
そして、光路長の略等しい第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２との合流位置には、光路合成素子（例えばハーフミラー内蔵形プリズム）２８がハウジング４に固定され、この光路合成素子２８により、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２とを合流させて第３光路Ｌ３を作り出している。その結果、第３の光路Ｌ３上に撮像素子２４を配置させると、一個の撮像素子２４で二種類の像を撮像させることが可能になる。従って、各光路Ｌ１，Ｌ２に対応させた撮像素子２４を個別的に設ける必要がなく、撮像素子２４の個数を減らすことができると同時に、撮像系の構成も簡単になる。なお、光路合成素子２８と撮像素子２４との間の第３光路Ｌ３上には、ユニット化した結像レンズ２９がハウジング４の内壁面に固定され、この結像レンズ２９を通過した光は、反射ミラー３０，３１を介して撮像素子２４に入射させる構成を採用している。
【００２５】
さらに、ハウジング４内には、光路合成素子２８に達する第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２とを、光路合成素子２８の前方で適切に切り替えるための回動自在なシャッタ３２が設けられている。このシャッタ３２の回転軸３２ａは、図示しない傘歯車機構等を介して駆動モータ３４に連結され、駆動モータ３４の動作に基づいて、シャッタ３２による第１及び第２光路Ｌ１及びＬ２の選択的な開閉を可能にしている。そして、駆動モータ３４は、露出させることなく、ハウジング４の側面に固定したギアボックス３３内に収容させている。このように、シャッタ３２で、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２とを選択的に切り替えることにより、撮像素子２４で起こる二重映しの状態を適切に回避させることができる。
【００２６】
そこで、このような構成の位置確認治具１から出力された映像信号に基づき、吸着ノズル３の吸着面３ａの像を、外部モニターの画面４０に映し出すと、図８に示すように、吸着面３ａの中心点Ｄが、画面４０の中心点Ｅからどの程度位置ずれを起こしているが測定され、この測定結果に基づいて、前述した調整ブロック２ｂを、その摺動によって前後方向（Ｘ方向）及び左右方向（Ｙ方向）に移動させ、吸着ノズル３に対するステージ２の相対的なＸ−Ｙ方向の位置調整を行う。なお、画面４０を見ながら、吸着面３ａの中心点Ｄを画面４０の中心点Ｅに合わせる調整方法も可能である。
【００２７】
同様に、シャッタ３２の切替えにより、吸着ノズル３の先端部の像を外部モニターの画面４０に映し出すと、図９に示すように、吸着面３ａの輪郭線が、画面４０の水平基準線Ｆからどの程度位置ずれを起こしているが測定され、この測定結果に基づいて、テーブル２ａを高さ方向（Ｚ方向）に移動させ、吸着ノズル３に対するステージ２の相対的なＺ方向の位置調整を行う。なお、画面４０を見ながら、吸着面３ａの輪郭線と水平基準線Ｆとの位置合わせる調整方法も可能である。
【００２８】
また、このような調整作業は、ステージ２の長手方向すなわちパーツカセットＧの並設方向に沿って所定間隔毎に行うこともでき、ステージ２全体の傾き具合や高さレベルの測定をも可能にする。このように、吸着ノズル３の吸着面３ａとステージ２との相対的な位置関係を、非接触で検査することが可能となり、吸着ノズル３の位置確認作業の迅速化と簡易化が図られることになる。
【００２９】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明に係る位置確認治具１は、パーツカセットＧを載置させるステージ２と吸着ノズル３の吸着面３ａとの位置関係を調べる場合に限らず、実装用の回路基板を載置させるステージと吸着ノズル３の吸着面３ａとの位置関係を調べる場合にも適用できる。また、位置決め手段７としては、凹凸嵌合用の位置決め穴であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による吸着ノズルの位置確認治具は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、電子部品を吸着搬送する吸着ノズルを、所定の位置で停止させた状態で、上下方向に延在する吸着ノズルの先端部分の位置を確認する吸着ノズルの位置確認治具において、吸着ノズルの先端部分を照明する光源部と、吸着ノズルの吸着面から下方に離間して位置し、吸着ノズルの吸着面を下から撮像させる第１の撮像窓部と、吸着ノズルの吸着面から側方に離間して位置し、吸着ノズルの吸着面を含む部分を横から撮像させる第２の撮像窓部とを備えたことにより、位置確認治具の取り扱いに熟練を必要とせず、作業時間の短縮化や作業の確実性を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸着ノズルの位置確認治具の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した位置確認治具の側面図である。
【図３】図２に示した位置確認治具の底面図である。
【図４】図１に示した位置確認治具の要部拡大斜視図である。
【図５】図１に示した位置確認治具の要部拡大断面図である。
【図６】第１の撮像窓部を示す平面図である。
【図７】第２の撮像窓部を示す平面図である。
【図８】第１の撮像窓部によって得られた画像を示す図である。
【図９】第２の撮像窓部によって得られた画像を示す図である。
【図１０】従来の位置確認治具を示す側面図である。
【図１１】代表的なパーツカセットを示す側面図である。
【図１２】パーツカセットのシャッタ部分を示す平面図である。
【符号の説明】
１…位置確認治具、２…ステージ、３…吸着ノズル、３ａ…吸着面、４…ハウジング、７…位置決めピン（位置決め手段）、２４…撮像素子、２８…光路合成素子、３２…シャッタ、Ａ…第１の撮像窓部、Ｂ…第２の撮像窓部、Ａ１，Ｂ１…光源部、Ｇ…パーツカセット、Ｈ…電子部品、Ｓ…吸着ノズル導入領域、Ｌ１…第１光路、Ｌ２…第２光路、Ｌ３…第３光路。

Claims

電子部品を吸着搬送する吸着ノズルを、所定の位置で停止させた状態で、上下方向に延在する前記吸着ノズルの先端部分の位置を確認する吸着ノズルの位置確認治具において、
前記吸着ノズルの先端部分を照明する光源部と、
前記吸着ノズルの吸着面から下方に離間して位置し、前記吸着ノズルの前記吸着面を下から撮像させる第１の撮像窓部と、
前記吸着ノズルの前記吸着面から側方に離間して位置し、前記吸着ノズルの前記吸着面を含む部分を横から撮像させる第２の撮像窓部とを備えたことを特徴とする吸着ノズルの位置確認治具。
前記電子部品を前記吸着ノズルに供給するパーツカセットに代えてパーツカセット載置用のステージ上に配置させるハウジングの先端部には、前記パーツカセットの電子部品吸着位置に対応する吸着ノズル導入領域が設けられ、
前記第１の撮像窓部は、前記ハウジングにおける前記吸着ノズル導入領域の下部に設けられ、
前記第２の撮像窓部は、前記ハウジングにおける前記吸着ノズル導入領域の立上げ部に設けられ、
前記光源部は、前記ハウジングにおける前記第１の撮像窓部と前記第２の撮像窓部との少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１記載の吸着ノズルの位置確認治具。
前記ハウジングの内部には、前記第１の撮像窓部を通る吸着ノズル底面像の第１光路と前記第２の撮像窓部を通る吸着ノズル側面像の第２光路との合流位置に設けた光路合成素子と、前記光路合成素子から延びる第３光路上に設けた撮像素子と、が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の吸着ノズルの位置確認治具。
前記ハウジングの内部には、前記第１光路と前記第２光路とを切り替えるシャッタが設けられたことを特徴とする請求項３記載の吸着ノズルの位置確認治具。
前記ハウジングには、前記パーツカセットの位置決め手段に対応する構成の位置決め手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の吸着ノズルの位置確認治具。