JP4353567B2 - 保持装置および撮像方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気部品（電子部品を含む）等の保持対象物を保持する保持装置ならびに保持装置に保持された対象物を撮像する撮像方法に関するものであり、特に、対象物の照明の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記保持装置および撮像方法は、例えば、電気部品をプリント基板に装着する電気部品装着装置において使用されている。電気部品装着装置は、部品供給装置から供給される電気部品を保持装置により受け取り、プリント基板上の所定位置に装着するものであるが、保持装置による電気部品の保持位置が正規の位置からずれている場合には、そのずれ分だけ上記所定の位置からずれた位置に保持装置を移動させ、電気部品をプリント基板に装着させれば、保持位置のずれにもかかわらず、電気部品を正確な位置に装着することができる。そのためには、部品保持装置による電気部品の保持位置のずれを検出することが必要である。また、電気部品に付されている文字やバーコード等を読み取って、保持されている電気部品がいかなるものであるかを認識することが必要になる場合もある。これら電気部品の保持位置の検出や種類の認識のために、電気部品の像を撮像装置により取得することが広く行われており、その際、電気部品の形態や撮像の目的によって、電気部品のシルエット像を取得することが望ましい場合と、正面像を取得することが望ましい場合とがある。電気部品のシルエット像を取得するためには、電気部品を背後から照明することが必要であり、正面像を取得するためには、電気部品の前方から照明することが必要である。
【０００３】
保持装置を、電気部品を吸着ノズルに吸着して保持するものとし、その吸着された電気部品を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置との両方を設ければ、撮像装置によりシルエット像と正面像とを選択的に取得することが可能となり、保持装置を汎用性の高いものとすることができる。しかしながら、従来のバックライト照明装置の発光面は比較的明るかったため、バックライト照明装置を対象物の背後に配置した状態で、フロントライト照明装置により照明して対象物の正面像を取得すれば、対象物の像と共に明るい背景の像も取得され、画像処理時に対象物の像を確実に抽出することが困難であり、誤った画像処理結果が得られることがあった。正面像取得時にはバックライト照明装置が背後に位置しない状態にすればよいのであるが、そのために装置の構造が複雑となってコスト高となる別の問題が発生する。その上、正面像の取得とシルエット像の取得との交替を頻繁に行う必要がある場合には、この交替作業に時間を要し、作業能率が低下する問題が発生する。
【０００４】
また、従来は、吸着ノズルとバックライト照明装置の主要部とを一体的に設けることが広く行われていた。例えば、発光ダイオード等の点状光源を複数個と、それら点状光源から放射された照明光を拡散させてほぼ均一な照明光とする拡散層とを含む発光板が吸着ノズルに固定され、あるいは、外部から照射される紫外線を吸収して可視光を放射する発光板、外部から照射される照明光を反射させる反射板、外部から照射される照明光を拡散させて吸着ノズルに向かって放射する拡散ブロック等が吸着ノズルに固定されていたのである。
【０００５】
しかし、バックライト照明装置の主要部を吸着ノズルと一体的に設ければ、吸着ノズルが高価となる。保持すべき電気部品の種類に応じて吸着ノズルが交換される場合には、多数の吸着ノズルが必要となり、それらすべてにバックライト照明装置主要部を一体的に設ければ、設備コストが特に高くなる。また、バックライト照明装置主要部が発光源を備えている場合には、その発光源に給電する必要があり、吸着ノズルの交換に伴う給電回路の接点の摩耗，損傷や、接点からの電気ノイズの発生の問題も生じる。
【０００６】
以上の説明は、電気部品を保持する保持装置，搬送装置，撮像装置等を例として行ったが、保持対象物はこれに限定されるわけではなく、画像処理による認識や、保持位置，寸法の検出等のために、撮像が必要な物体の保持装置，搬送装置，撮像装置等において共通に生じる問題である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果】
そこで、本発明は、上記保持装置等において、正面像とシルエット像とを選択的に取得することを容易にすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、保持対象物を負圧により吸着する吸着ノズルと、その吸着ノズルにより保持された保持対象物を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置とを含み、前記吸着ノズルに保持された保持対象物をベースに対して静止して設けられた撮像装置に前記吸着ノズルの先端に対向する方向から撮像させる保持装置であって、前記フロントライト照明装置が、前記ベースに対して静止して設けられ、前記吸着ノズルに保持された保持対象物の正面に可視光を照射するものであり、前記バックライト照明装置が、前記吸着ノズルと共に前記撮像装置に対向する位置へ移動可能に設けられ、(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むものであり、かつ、前記複数の発光素子と前記フロントライト照明装置とが択一的に発光させられることを特徴とする保持装置が得られる。
本発明によって、また、保持装置の吸着ノズルにより保持された撮像対象物を撮像する方法であって、（Ａ）可視光と赤外線とに感度を有する撮像装置をベースに対して静止した状態で配置する工程と、（Ｂ）前記撮像対象物の前方に、可視光により撮像対象物を照明するフロンライト照明装置を前記ベースに対して静止した状態で配置する工程と、（Ｃ）(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置を、前記吸着ノズルと共に前記ベースに対して移動可能に配置する工程と、（Ｄ）前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記バックライト照明装置を作動させることなく、そのバックライト照明装置の前記暗色の赤外線透過フィルタを背景とし、前記フロントライト照明装置を作動させて、撮像対象物を前記撮像装置により撮像して正面像を取得する正面像取得工程と、（Ｅ）前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記フロントライト照明装置を作動させることなく、前記バックライト照明装置を作動させ、撮像対象物を前記撮像装置により撮像してシルエット像を取得するシルエット像取得工程とを含む撮像方法が得られる。
赤外線透過フィルタは黒色等暗色とすることが可能であり、本発明に従ってバックライト照明装置の発光板の表面を赤外線透過フィルタによって覆っておけば、保持対象物の正面像を取得するために可視光を放射するフロントライト照明装置による照明が行われる際、保持対象物の背景が暗色となる。背景が明るい場合には、撮像装置により保持対象物の正面像と共に明るい背景の像が取得され、画像処理時に保持対象物を確実に抽出することが困難になるのであるが、背景が暗色であれば、保持対象物を確実に抽出することが可能となる。一方、保持対象物のシルエット像を取得する必要がある場合には、バックライト照明装置の赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を発光させれば、それら発光素子から放射される光のうち可視光成分が赤外線透過フィルタによって遮断され、赤外線が透過させられる。したがって、撮像装置として赤外線に感光するものを採用すれば、保持対象物のシルエット像が得られる。フロントライト照明装置とバックライト照明装置との切換えを行うのみで、正面像とシルエット像とを選択的に取得できるのであり、使い勝手のよい保持装置が得られる。また、撮像装置として、可視光と赤外線との両方に感度を有するものを採用すれば、正面像とシルエット像との両方を共通の撮像装置で取得することが可能となり、装置コストの低減を図ることができる。
さらに、本発明によって、下記各態様の保持装置，搬送装置，撮像システムおよび撮像方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合わせが以下のものに限定されると解釈されるべきではない。
なお、以下の態様項の中には、補正によって、特許請求の範囲に記載の発明でも、それの下位概念の発明でもなくなったものも存在するが、特許請求の範囲に記載の発明を理解する上で有益な記載を含んでいるため、そのまま残すこととする。
（１）保持対象物を負圧により吸着する吸着ノズルと、その吸着ノズルにより保持された保持対象物を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置とを含む保持装置であって、
前記フロントライト照明装置が、前記吸着ノズルに保持された保持対象物の正面に可視光を照射するものであり、前記バックライト照明装置が、(1)前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むものである保持装置。
（２）前記発光板が、前記発光面に沿って複数の発光素子が並べられたものであり、その発光面を覆う状態で拡散板が配設され、複数の発光素子からそれぞれ放射される光が拡散板により拡散させられて実質的に均一な照明光とされる (1)項に記載の保持装置。
一面に沿って複数の発光素子を並べれば、その一面を発光面として光を放射する発光板を得ることができるのであるが、発光面における光の分布が不均一になることを避け得ない。しかし、発光面を拡散板により覆い、発光面から放射された光を拡散させれば、光の分布の不均一を低減させ、実質的に均一な照明光を得ることができる。なお、拡散板と赤外線透過フィルタとは、それぞれの機能を果たす層を積層して構成してもよく、一層で両方の機能を果たすものとしてもよい。
（３）前記バックライト照明装置の主要部と、前記吸着ノズルとが別体に構成され、それらバックライト照明装置主要部と吸着ノズルとが保持装置本体に、常には吸着ノズルに吸着された保持対象物がバックライト照明装置により背後から照明され、必要に応じて、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して吸着ノズルのみを取り外し可能に取り付けられた (1)項または (2)項に記載の保持装置。
このように構成された保持装置においては、必要に応じて、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して、吸着ノズルのみを取り外すことができる。したがって、例えば、吸着ノズルを保持対象物に合わせて交換する必要がある場合には、１つのバックライト照明装置主要部に対して複数種類の吸着ノズルを選択的に取り付けることにより、バックライト照明装置主要部を共用することができ、装置コストの低減を図ることができる。また、吸着ノズルの交換に伴ってバックライト照明装置主要部を保持装置本体に対して着脱する必要がなく、バックライト照明装置主要部への給電回路の接点の摩耗，損傷や接点からの電気ノイズの発生の問題を解消することができる。
なお、バックライト照明装置の一部が吸着ノズルと一体的に構成され、吸着ノズルと共に保持装置本体に対して着脱されるようにしてもよく、バックライト照明装置の全体が保持装置本体に残され、吸着ノズルのみが取り外されるようにしてもよい。また、本項の特徴は、バックライト照明装置が照明光として赤外線を放射するものではない場合にも適用可能であり、フロントライト照明装置と組み合わせて使用されないバックライト照明装置に適用することも可能である。
（４）前記バックライト照明装置主要部が、
内周面から照明光を放射する筒状照明部と、
その筒状照明部から半径方向外向きに延び出し、一面から前記筒状照明部の中心線に平行な方向に照明光を放射するフランジ状照明部と
を含み、かつ、前記吸着ノズルが、
前記筒状照明部の内側に嵌合可能であり、筒状照明部から放射される照明光を筒状照明部の中心線に平行な方向の照明光に変更する照明光変換部と、
その照明光変換部の一端から前記筒状照明部の中心線と平行に延びる吸着管と
を含み、その吸着ノズルの前記吸着管が延び出す側とは反対側の端部が前記保持装置本体に着脱可能に取り付けられる (3)項に記載の保持装置。
本態様においては、吸着ノズルが、バックライト照明装置の一部である照明光変換部を吸着管と共に備えており、その吸着ノズルが保持装置本体に取り付けられた状態では、照明光変換部が筒状照明部内に位置し、筒状照明部の内周面から放射される照明光を、筒状照明部の中心線に平行な方向の照明光に変更する。したがって、吸着管の近傍においても保持対象物は背後から照明され、撮像装置により良好なシルエット像が取得される。
なお、筒状照明部は、内周面の横断面形状が円形であるものとすることが望ましいが、正方形等他の形状のものとすることも可能である。また、本項に記載の特徴は、 (3)項に記載の特徴とは別個に採用することも可能である。すなわち、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して吸着ノズルのみを取り外し得るという特徴を備えない保持装置に採用することも可能なのである。
（５）前記筒状照明部と前記フランジ状照明部との少なくとも一方が、格子状に配列された複数の発光素子と、それら発光素子から放射された照明光を拡散させてほぼ均一な照明光とする拡散層とを含む (4)項に記載の保持装置。
本態様においては、発光素子への給電が必要であるが、吸着ノズルの取り外し時にもバックライト照明装置は保持装置本体に残されるため、給電回路に、頻繁に接続，分離される接点を設ける必要がなく、接点の損傷や電気ノイズの発生等の問題を解消することができる。
（６）前記照明光変換部が、前記吸着管と同軸にかつその吸着管の先端から遠ざかるにつれて半径が大きくなるテーパ反射面を含む (4)項または (5)項に記載の保持装置。
テーパ反射面を利用すれば、筒状照明部の内周面から半径方向内向きに放射される照明光の向きを、容易に吸着管にほぼ平行な向きに変更することができる。
（７）前記照明光変換部が、前記筒状照明部から放射された照明光を内部で拡散させ、前記吸着管側の面から照明光を放射する拡散ブロックを含む (4)項または (5)項に記載の保持装置。
拡散ブロックは、筒状照明部の内周面から放射された照明光を外周面で受け、内部で拡散させて全体が明るくなる。それによって、吸着管側の面から吸着管に吸着された保持対象物に向かって照明光が放射される。
（８）さらに、
前記保持装置本体に前記吸着管の軸線に平行な方向に移動可能に保持された保持ロッドと、
その保持ロッドの先端部に前記吸着ノズルを着脱可能に取り付ける取付装置と、
前記保持ロッドを軸方向に駆動することにより、前記筒状照明部に対して前記照明光変換部を筒状照明部の中心線に平行な方向に移動させ、前記吸着管を軸方向に進退させる保持ロッド駆動装置と
を含む (4)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の保持装置。
本態様においては、照明光変換部および吸着管を含む吸着ノズルが保持ロッドを介して保持装置本体に取り付けられ、保持ロッドが保持ロッド駆動装置により保持装置本体に対して軸方向に相対移動させられることによって、吸着管が軸方向に進退させられる。したがって、例えば、この進退を利用して、吸着管に保持対象物を保持させ、あるいは保持対象物を載置面上に載置させることができる。すなわち、保持対象物が電気部品である場合には、部品供給装置から電気部品を取り出させ、プリント基板に装着させることができるのである。そして、その場合、バックライト照明装置主要部を吸着ノズルと共に進退させる必要がないため、振動，騒音の発生を回避しつつ迅速に進退させ、装着能率を向上させることができる。また、既に装着されている電気部品とバックライト照明装置主要部との干渉を回避し、あるいは電気部品に対する吸着ノズルの接触力やプリント基板に対する電気部品の押付力の制御を良好に行うことが可能となる。
（９）前記筒状照明部と前記照明光変換部との隙間に対向して配設され、その隙間を経て照明光を前記吸着管側へ放射する補助照明部を含む (4)項ないし (8)項のいずれか１つに記載の保持装置。
本態様によれば、筒状照明部と照明光変換部との隙間にも補助照明部により照明光が照射されるため、均一なバックライトが得られ、良好なシルエット像の取得が可能となる。
（１０） (1)項ないし (9)項のいずれか１つに記載の保持装置と、
その保持装置を前記吸着ノズルの軸線に直角な方向に移動させる移動装置と、
その移動装置による前記保持装置の移動領域中の予め定められた位置に前記保持装置が移動させられた状態で、その保持装置に対向する状態で配設され、その保持装置に保持された保持対象物を撮像する撮像装置と
を含む搬送装置。
本態様の搬送装置によれば、保持装置に保持対象物を保持させ、移動装置により移動させて撮像装置に対向させ、保持対象物の正面像とシルエット像とを選択的に取得することができる。そして、これら正面像やシルエット像の画像処理を行うことにより、保持対象物の特定，保持位置や寸法の検出等を行うことができる。例えば、保持対象物が電気部品である場合に、部品供給装置から電気部品を受け取って搬送し、プリント基板に装着する途中で、電気部品の撮像を行い、画像処理によって吸着ノズルによる電気部品の保持位置誤差を検出し、その誤差を修正してプリント基板に装着することができるのである。
（１１）前記吸着ノズルが複数種類収納されるノズルストッカと、
前記移動装置に前記保持装置を前記ノズルストッカに対向する位置へ移動させ、保持装置に保持されている吸着ノズルとノズルストッカに収納されている吸着ノズルとを交換させるノズル交換制御装置と
を含む(10)項に記載の搬送装置。
本態様によれば、保持対象物の搬送のための移動装置を吸着ノズルの交換にも利用することができ、吸着ノズルの自動交換が可能な搬送装置を安価に製造することができる。
（１２）保持装置の保持部により保持された撮像対象物を前方から可視光により照明するフロントライト照明装置と、
可視光に感度を有し、前記フロントライト照明装置により照明されている撮像対象物を撮像する第１撮像装置と、
(1)前記保持装置の保持部により保持された撮像対象物の背後に配設され、保持部側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置と、
赤外線に感度を有し、前記バックライト照明装置により照明されている撮像対象物を撮像する第２撮像装置と
を含む撮像システム。
本撮像システムによれば、バックライト照明装置により撮像対象物を背後から赤外線により照明して良好なシルエット像を取得することができる。また、正面像取得時には、バックライト照明装置の赤外線透過フィルタを暗い背景として利用することにより、画像処理の容易な正面像を得ることができる。撮像対象物の良好な正面像とシルエット像とを選択的に取得することが容易になるのである。
（１３）可視光と赤外線との両方に感度を有する撮像装置が、前記第１撮像装置と前記第２撮像装置とを兼ねている(12)項に記載の撮像システム。
本態様によれば、１つの撮像装置を可視光による正面像の取得と赤外線によるシルエット像の取得とに兼用することができ、装置コストの低減を図ることができる。
（１４）保持装置により保持された撮像対象物を撮像する方法であって、
前記保持装置の保持部の背後に、(1)保持部側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置を配置する工程と、
前記撮像対象物の前方に、可視光により撮像対象物を照明するフロンライト照明装置を配置する工程と、
前記バックライト照明装置の前記赤外線透過フィルタを背景とし、前記フロントライト照明装置を作動させて、撮像対象物を可視光に感度を有する撮像装置により撮像して正面像を取得する正面像取得工程と、
前記バックライト照明装置を作動させ、撮像対象物を赤外線に感度を有する撮像装置により撮像してシルエット像を取得するシルエット像取得工程と
を含む撮像方法。
前記(12)項に記載の撮像システムと同様の効果が得られる。
（１５）可視光と赤外線との両方に感度を有する撮像装置を、前記正面像取得工程に使用される可視光に感度を有する撮像装置と、前記シルエット像取得工程に使用される赤外線に感度を有する撮像装置とに共用する(14)項に記載の撮像方法。
前記(13)項に記載の撮像システムと同様の効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を、保持対象物としての電気部品の一種である電子部品を、回路基材の一種であるプリント基板に装着する電子部品装着システムに適用した場合の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において１０はベースであり、ベース１０上には、電子部品搬送装着装置１２，電子部品供給装置１４およびプリント基板搬送装置１６が設けられている。プリント基板搬送装置１６は、Ｘ軸方向（図１において左右方向）に配設された基板コンベア１８を有し、プリント基板２０は基板コンベア１８により搬送されるとともに、図示しない位置決め支持装置により予め定められた電子部品装着位置に位置決めされ、支持される。
【０００９】
基板コンベア１８の水平面内においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向の一方の側に、電子部品供給装置１４（図１に二点鎖線で示す）が設けられている。電子部品供給装置１４は、Ｘ軸方向に並べられた多数の電子部品供給カートリッジ２２を有し、位置を固定して設けられている。
【００１０】
電子部品搬送装着装置１２は、部品保持具３０（図２参照）がＸ軸方向およびＹ軸方向に直線移動させられて電子部品３２を搬送し、装着するものとされている。そのため、ベース１０の基板コンベア１８のＹ軸方向における両側にはそれぞれ、ボールねじ３４がＸ軸方向に平行に設けられるとともに、Ｘ軸スライド３６に設けられた図示しない２個のナットの各々に螺合されており、これらボールねじ３４がそれぞれＸ軸移動用サーボモータ３８によって回転させられることにより、Ｘ軸スライド３６がＸ軸方向に移動させられる。なお、ベース１０上には、２つのボールねじ３４の下側にそれぞれ図示しない案内部材たるガイドレールが設けられており、Ｘ軸スライド３６は図示しない被案内部材たるガイドブロックにおいてガイドレールに摺動可能に嵌合され、移動を案内される。
【００１１】
Ｘ軸スライド３６上には、図２に示すように、ボールねじ４０がＹ軸方向に平行に設けられるとともに、Ｙ軸スライド４２が図示しないナットにおいて螺合されている。ボールねじ４０がＹ軸移動用サーボモータ４４（図１参照）によって回転させられることにより、Ｙ軸スライド４２は案内部材たる１対のガイドレール４６に案内されてＹ軸方向に移動させられる。
以上ベース１０，ナット，ボールねじ３４，Ｘ軸移動用サーボモータ３８およびＸ軸スライド３６と、ナット，ボールねじ４０，Ｙ軸移動用サーボモータ４４およびＹ軸スライド４２とがＸＹロボット４８を構成している。
【００１２】
Ｙ軸スライド４２の垂直な側面６０には、図２に示すように、部品保持具３０が昇降可能かつ回転可能に取り付けられるとともに、部品保持具３０を昇降させる昇降装置６２，部品保持具３０により保持された電子部品３２を軸線まわりに回転させる回転装置６４，プリント基板２０に設けられた基準マークを撮像するＣＣＤカメラ６６（図１参照）が設けられている。
【００１３】
部品保持具３０は、電子部品３２を吸着する吸着ノズル６８と、吸着ノズル６８を保持するホルダ７０とを備えている。ホルダ７０はスプライン軸７２を有し、スリーブ７４のスプライン孔７６に嵌合されている。スリーブ７４は、Ｙ軸スライド４２の側面６０に突設されたアーム７８に上下方向の軸線まわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に嵌合されており、スリーブ７４のアーム７８から突出した下端部には、バックラッシュ除去のために１対の歯車８０，８２が設けられ、回転装置６４の回転用サーボモータ８４の回転出力軸８６に固定されて回転用サーボモータ８４により回転させられる歯車８８に噛み合わされている。それによりスプライン軸７２は、歯車８８，８０，８２およびスリーブ７４を介して回転用サーボモータ８４により自身の軸線のまわりに精度良く回転させられ、部品保持具３０が上下方向に延び、スプライン軸７２の軸線と一致する回転軸線のまわりに回転させられる。回転用サーボモータ８４は正，逆両方向に回転し、その回転角度は回転角度検出手段の一種であるエンコーダ９０により検出され、部品保持具３０の回転角度が取得される。
【００１４】
また、スプライン軸７２の上端部には、係合部材１００が相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に取り付けられるとともに、係合部材１００から水平に延び出させられた係合片１０２は、ボールねじ１０４に螺合されたナット１０６に固定されている。ボールねじ１０４は、Ｙ軸スライド４２の側面６０に上下方向に延びる軸線のまわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられており、ボールねじ１０４がタイミングプーリ１０８，１１０，タイミングベルト１１２を介して昇降用サーボモータ１１４によって回転させられることにより、ナット１０６が昇降させられるとともに、係合部材１００，ホルダ７０，部品保持具３０が昇降させられる。
【００１５】
昇降用サーボモータ１１４は正，逆両方向に回転させられ、その回転角度は回転角度検出手段の一種であるエンコーダ１１６により検出されて部品保持具３０の昇降距離が取得される。本実施形態における部品保持具３０は、電子部品３２の吸着，装着時には、図２に示す下降開始位置（上昇端位置）から下の部品吸着・装着領域で昇降させられる。なお、昇降用サーボモータ１１４，前記Ｘ軸移動用サーボモータ３８およびＹ軸移動用サーボモータ４４は、電動モータの一種である電動回転モータであって、回転角度および回転速度の精度の良い制御が可能なモータである。サーボモータに代えてステップモータを用いてもよい。
【００１６】
スプライン軸７２の下端部には、吸着ノズル６８が保持されている。吸着ノズル６８は負圧により電子部品３２を吸着するものである。スプライン軸７２内には通路１３２が形成され、その通路１３２のポート１３４は、図示しないバキューム源に接続されており、それら通路１３２とバキューム源との間に設けられた電磁方向切換弁１３６（図５参照）の切換えにより、吸着ノズル６８がバキューム源と大気とに選択的に連通させられ、電子部品３２を吸着、解放する。
【００１７】
吸着ノズル６８は、図２および３に示すように、アダプタ１５０を介してスプライン軸７２に同軸に取り付けられている。アダプタ１５０は、スプライン軸７２の下端部に設けられたノズル保持部１５２に形成された嵌合穴１５４に軸方向に相対移動可能に嵌合されている。アダプタ１５０は、ノズル保持部１５２に等角度間隔に設けられた複数の保持部材１５６（図２および３には代表的に１個のみ図示されている）によって保持されるとともに、付勢手段を構成する弾性部材たるばね部材の一種である圧縮コイルスプリング１５８により、ノズル保持部１５２から下方へ突出する向きに付勢されている。
【００１８】
ノズル保持部１５２には、スプライン軸７２の軸線に平行に延びる複数の切欠１６２が等角度間隔に形成され、前記複数の保持部材１５６の各々が回動可能に嵌合されるとともに、ノズル保持部１５２に巻き付けられたリング状のばね部材１６４によってノズル保持部１５２に保持されている。保持部材１５６の切欠１６２に嵌合された部分の上側には、ノズル保持部１５２の中心側に突出する突部１６６が設けられるとともに、ノズル保持部１５２に形成された切欠１６８に嵌入させられており、この突部１６６の切欠１６８の底面への当接部を中心として保持部材１５６がその長手方向に直角で、ノズル保持部１５２の保持部材１５６が取り付けられた部分に対する接線方向に延びる軸線まわりに回動可能である。
【００１９】
さらに、保持部材１５６の突部１６６の上側には操作部１７０が突設され、ノズル保持部１５２に形成された切欠１７２に嵌入させられている。保持部材１５６は、切欠１６２への嵌合と、操作部１７０の切欠１７２への嵌入とによって、スプライン軸７２の軸線と直交する軸線まわりの回動が阻止されている。
【００２０】
保持部材１５６の下部は、アダプタ１５０の大径の係合部１７４に形成された切欠１７６に嵌合されており、ノズル保持部１５２とアダプタ１５０との相対回転を阻止している。また、保持部材１５６の下端部にはアダプタ１５０側へ突出する係合突部１７８が突設され、この係合突部１７８が係合部１７４に下方から係合することにより、アダプタ１５０の嵌合穴１５４からの抜出しを防止している。アダプタ１５０をノズル保持部１５２から取り外す際には、スプライン軸７２を前記下降開始位置より下降させ、この状態で前記操作部１７０を押して保持部材１５６をばね部材１６４の付勢力に抗して回動させ、係合突部１７８と係合部１７４との係合を解くことにより、アダプタ１５０をノズル保持部１５２から外すことができる。アダプタ１５０の下向きの端面は、スプライン軸７２の軸線に対して直角な平面を成し、当接面１８０とされている。
【００２１】
吸着ノズル６８は、合成樹脂製の吸着管保持体１９０および吸着管保持体１９０に同軸に保持された吸着管１９２を有している。吸着管保持体１９０の吸着管１９２側とは反対側の端部は嵌合部１９４とされ、この嵌合部１９４においてアダプタ１５０に設けられた被嵌合部としての嵌合穴１９６に嵌合されるとともに、ばね部材２０４によりアダプタ１５０からの離脱を防止されている。吸着管保持体１９０は、先端ほど小径の段付円筒形を成し、その段付部において吸着管保持体１９０の中心線に直角な平面である当接面１９８が形成されている。また、嵌合部１９４の先端部には、先端に向かうにつれて小径となるテーパ面２００が形成されている。ばね部材２０４はほぼコの字形を成し、コの字の一対の腕部においてアダプタ１５０に形成された一対の切欠２０６に嵌合されるとともに、それら一対の腕部が嵌合穴１９６の内周面よりも内側に突出する締まり勝手とされている。また、それら腕部間の先端部は互いに接近する向きに曲げられ、ばね部材２０４のアダプタ１５０からの脱落が防止されている。
【００２２】
嵌合部１９４のテーパ面２００によりばね部材２０４の一対の腕部が押し広げられつつ嵌合部１９４が嵌合穴１９６に嵌合されれば、ばね部材２０４は嵌合部１９４に形成された円環状の嵌合溝２１０に嵌入し、嵌合部１９４に係合して吸着管保持体１９０を保持するとともに、嵌合穴１９６内に引き込む。ばね部材２０４のアダプタ１５０に対する取付位置は、嵌合部１９４が嵌合穴１９６に嵌合された状態で、ばね部材２０４の円形断面の中心位置に対して、半円形断面の嵌合溝２１０の中心位置が下方へずれた状態となる位置とされており、ばね部材２０４は嵌合溝２１０の溝側面の上側の部分に係合して吸着管保持体１９０を嵌合穴１９６内に引き込む。その際嵌合部１９４の当接面１９８がアダプタ１５０の当接面１８０と当接することにより、吸着ノズル６８が位置決めされるとともに、吸着ノズル６８のスプライン軸７２に対する傾きが防止される。吸着ノズル６８は、ばね部材２０４の引込力を超える力をアダプタ１５０から抜け出す方向に加えることによりアダプタ１５０から取り外すことができる。本実施形態においては、スプライン軸７２がアダプタ１５０と共同して、吸着ノズル６８を着脱可能に保持する保持ロッドを構成している。保持ロッドに部品吸着ノズルを着脱可能に保持させる手段としては、上記ばね部材２０４以外にも、負圧力，磁力等により部品吸着ノズルを保持ロッドに着脱可能に保持させる形態のものを採用可能である。
【００２３】
吸着管保持体１９０は、嵌合部１９４とは反対側の端部にブロック部２２０を備えている。ブロック部２２０は、嵌合部１９０より大径の円筒形を成している。ブロック部２２０は、製造の都合上別体とされた上部２２２と下部２２４とが一体化されることにより構成されている。上部２２２は、嵌合部１９０と一体的に形成され、下部２２４には、その下面２２６から吸着管保持体１９０の中心線に平行に延び出す状態で吸着管１９２が取り付けられている。上部２２２と下部２２４との接合部側の各端面は、それぞれ吸着管１９２と同軸でありかつ吸着管１９２の先端から遠ざかるにつれて大径となる向きに４５度傾斜させられたテーパ面２２８，２３０とされている。これらテーパ面２２８，２３０の間には、テーパ面２２８，２３０に対応するテーパ状の反射面２３２が形成されている。本実施形態においては、上部２２２のテーパ面２２８にアルミニウムまたは銀等の層２３４が蒸着等により形成され、その層２３４の下面が反射面２３２とされている。なお、下部２２４のテーパ面２３０に反射面を蒸着により形成することも可能であるし、反射面を銀鏡反応等により形成することも可能である。さらに、吸着管保持体１９０の上部２２２を金属製とし、上部２２２のテーパ面２２８を鏡面に研磨することによりテーパ反射面を形成することも可能である。ブロック部２２０の下部２２４は透明な合成樹脂製であり、それの下面２２６には、黒色等暗色の赤外線透過フィルタ２４０が設けられている。この赤外線透過フィルタ２４０は、赤外線フィルタ層と拡散層とが積層されたものであって、可視光線を遮断し、赤外線を透過させるとともに拡散させる。拡散板としても機能するのである。
【００２４】
Ｙ軸スライド４２の前記側面６０にはまた、前記下降開始位置にある吸着ノズル６８の周囲を囲む状態で、主照明部２４８が同軸に設けられている。この主照明部２４８は、上記ブロック部２２０および後述の補助照明部２９０と共に、バックライト照明装置２５０を構成している。主照明部２４８は、円筒形の筒状照明部２５２と、筒状照明部２５２の下端部から半径方向外向きに延び出す円形フランジ状のフランジ状照明部２５４とを備え、フランジ状照明部２５４において図示しないブラケットを介してＹ軸スライド４２の側面６０に取り付けられている。筒状照明部２５２およびフランジ状照明部２５４は、吸着管保持体１９０の周囲を僅かに隙間を隔てて囲むように配置されており、吸着ノズル６８は、主照明部２４８の内側において軸方向に相対移動可能である。なお、図３においては、判り易くするために、吸着管保持体１９０と主照明部２４８との間の隙間が実際よりもやや広めに示されている。
【００２５】
筒状照明部２５２は、円板状のプリント基板に多数の発光ダイオードが格子状に配列されて取り付けられた発光体２５８を備え、プリント基板の発光ダイオードが取り付けられていない側の面において円筒状の支持筒２６０に支持され、発光面２６２が内周側に向くように配設されている。これらプリント基板および発光ダイオードについては、一般に知られたものであるため、図示および詳細な説明を省略する。支持筒２６０は、図示しないリード線によって後述の駆動回路に接続されている。駆動回路から電流が供給されれば、筒状照明部２５２の発光面２６２から内周側、つまり吸着ノズル６８に向かって照明光が放射される。なお、筒状照明部２５２の発光ダイオードとして、赤外線を多く含む光を放射するものが選択されている。
【００２６】
筒状照明部２５２の発光面２６２から照明光が吸着ノズル６８の吸着管保持体１９０に向かって軸方向に直角な向きに放射されれば、吸着管保持体１９０の反射面２３２に当たって照明光の向きが軸方向下向きに変換される。照明光はブロック部２２０の下部２２４を透過し、赤外線透過フィルタ２４０により赤外線以外の成分を除去されるとともに、赤外線が拡散させられる。その結果、吸着管１９２に保持された電子部品３２が、実質的に均一な赤外線のみによって背後から照明されることとなる。
【００２７】
フランジ状照明部２５４は、筒状照明部２５２と同様、プリント基板に多数の発光ダイオードが格子状に配列された発光体２７０が円環状の支持板２７２に支持され、発光面２７４が吸着管１９２側である下向きとなるように配設されている。また、支持板２７２の下面には、発光面２７４を覆う状態で円環状の赤外線透過フィルタ２７８が設けられている。発光体２７０および赤外線透過フィルタ２７８は前記発光体２５８および赤外線透過フィルタ２４０と同様のものであり、下方へ実質的に均一な赤外線が放射される。フランジ状照明部２５４の駆動回路は、本実施形態のように筒状照明部２５２の駆動回路と共通とすることも可能であるし、別々に設けることも可能である。
【００２８】
筒状照明部２５２より上方には、補助照明部２９０が前記筒状照明部２５２と吸着管保持体１９０との隙間に対向して設けられている。補助照明部２９０も、図示しないブラケットを介してＹ軸スライド４２の側面６０に取り付けられている。補助照明部２９０は、円環状の支持板２９２内に配設された発光体２９４を有し、支持板２９２の下面には、フランジ状照明部２５４と同様、発光体２９４の発光面２９６を覆う状態で、円環状の赤外線透過フィルタ３００が設けられている。発光体２９４および赤外線透過フィルタ３００は前記発光体２５８および赤外線透過フィルタ２４０と同様のものである。したがって、補助照明部２９０からは、実質的に均一な赤外線のみが放射され、吸着管保持体１９０と筒状照明部２５２との隙間を経て吸着管１９２側へ照射される。
【００２９】
ベース１０上の、Ｙ軸方向において電子部品供給装置１４とプリント基板搬送装置１６との間の位置には、電子部品３２の保持姿勢を撮像する撮像装置としてのＣＣＤカメラ３１０が設けられている。ＣＣＤカメラ３１０はレンズ系およびＣＣＤを備えており、吸着管１９２がＣＣＤカメラ３１０の真上に位置する撮像位置に部品保持具３０が位置決めされた状態において、吸着管１９２に保持された電子部品３２を間に挟んでバックライト照明装置２５０と対向するように設けられている。ＣＣＤカメラ３１０の周囲にはリングランプ３２０が設けられ、図示しないブラケットを介してベース１０に取り付けられている。リングランプ３２０は、吸着管１９２に保持された電子部品３２の正面に可視光を照射するものであり、フロントライト照明装置として機能する。なお、本実施形態におけるＣＣＤカメラ３１０は、可視光にも赤外線にも感度を有するものである。
【００３０】
ベース１０上の、Ｙ軸方向において電子部品供給装置１４とプリント基板搬送装置１６との間の位置にはさらに、ノズルストッカ３３０が設けられている。本実施形態におけるノズルストッカ３３０は、未だ公開されていない特願平１０−２１０８７号に記載のノズルストッカと同様の構成を有するものであるため、その詳細な図示および説明は省略し、以下に簡単に説明する。
【００３１】
ノズルストッカ３３０は、図４に示すように、ノズル保持部材３３２と離脱防止板３３４とを備えている。吸着ノズル６８には、吸着管１９２の直径を異にする複数種類の吸着ノズル６８があり、電子部品３２の形状，寸法に応じた吸着管１９２を有する吸着ノズル６８が電子部品３２の吸着，装着に使用され、ノズルストッカ３３０には、複数種類の吸着ノズル６８が収納されている。板状を成すノズル保持部材３３２には複数のノズル保持穴３４０（図４には１個のみ図示）が形成され、各吸着ノズル６８が嵌合されている。ノズル保持穴３４０は段付穴であり、ノズル保持穴３４０の小径穴部３４２の直径は、最も大きい吸着管１９２が嵌合可能な大きさとされ、大径穴部３４４の直径は、吸着管保持体１９０のブロック部２２０よりも僅かに大きくされている。
【００３２】
離脱防止板３３４は、ノズル保持穴３４０を覆う薄い板状を成し、複数の円形穴部３５０（図４には１個のみ図示）と、隣接する円形穴部３５０をつなぐつなぎ部３５２とを有する。円形穴部３５０はそれぞれ、ノズル保持穴３４０の大径穴部３４４より僅かに大きい径を有し、ノズル保持穴３４０のノズル保持部材３３２の長手方向および長手方向に直角な幅方向における形成ピッチと等しいピッチで形成されている。つなぎ部３５２は、吸着管保持体１９０のブロック部２２０の直径より小さい幅（離脱防止板３３４の板面に平行な平面内において離脱防止板３３４の幅方向の寸法）を有し、離脱防止板３３４の複数のつなぎ部３５２をそれぞれ画定する一対ずつの突部が離脱防止部３５４を構成している。各対の２個の離脱防止部３５４は、離脱防止板３３４の幅方向に距離を隔てて対向して設けられている。
【００３３】
離脱防止版３２４は、離脱防止板移動装置３６０（図５参照）によりノズル保持部材３３２に対して長手方向に相対移動させられ、離脱防止部３５４がノズル保持穴３４０上に位置し、吸着ノズル６８のノズル保持部材３３２からの離脱を防止する作用位置と、円形穴部３５０とノズル保持穴３４０との位置がほぼ一致して吸着ノズル６８のノズル保持部材３３２からの離脱を許容する退避位置とに移動させられる。離脱防止板移動装置３６０は、例えばエアシリンダを備えるものとすることができる。
【００３４】
本電子部品装着システムは、図５に示す制御装置３７０により制御される。この制御装置３７０は、ＰＵ３７２，ＲＯＭ３７４，ＲＡＭ３７６およびそれらを接続するバス３７８を有するコンピュータ３８０を主体とするものである。バス３７８には入力インタフェース３８２を介してＣＣＤカメラ６６，３１０，エンコーダ９０，１１６，入力装置３８４等が接続されている。入力装置３８４は、作業者により操作可能なキーボード，操作盤等を含んでいる。バス３７８にはまた、出力インタフェース３８６および駆動回路４００，４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４０８を介して、基板コンベア１８，Ｘ軸移動用サーボモータ３８，Ｙ軸移動用サーボモータ４４，回転用サーボモータ８４，昇降用サーボモータ１１４，電磁方向切換弁１３６，筒状照明部２５２，フランジ状照明部２５４，補助照明部２９０，リングランプ３２０，離脱防止板移動装置３６０等が接続されている。ＲＯＭ３７４には、電子部品３２の吸着，装着等に必要な種々のプログラム等が格納されている。
【００３５】
以上のように構成された電子部品装着システムは、電子部品供給装置１４から電子部品３２を受け取ってプリント基板２０に装着するものであり、部品の受取位置と装着位置との間においてＣＣＤカメラ３１０により電子部品３２のシルエット像または正面像が取得される。これらシルエット像または正面像のデータ処理により、吸着ノズル６８による電子部品３２の保持方位（回転位置）および位置のずれが取得され、吸着ノズル６８の回転および部品保持具３０の停止位置の修正によって保持方位および位置のずれが修正され、プリント基板２０に装着される。
【００３６】
電子部品３２の受取り時には、部品保持具３０が、Ｘ軸スライド３６，Ｙ軸スライド４２の移動により、複数の電子部品供給カートリッジ２２のうち、受け取るべき電子部品３２を供給する電子部品供給カートリッジ２２上に吸着管１９２が位置決めされた状態において、昇降装置６２によって下降開始位置より下降させられ、吸着管１９２が電子部品３２の上面に当接させられる。当接後も僅かに下降させられるのであるが、吸着管１９２が圧縮コイルスプリング１５８を圧縮してスプライン軸７２に対して移動することにより、電子部品３２，吸着管１９２の破損が回避される。この状態において吸着管１９２がバキューム源に連通させられ、電子部品３２を吸着する。
【００３７】
その後、部品保持具３０が上昇させられ、ＸＹロボット４８が移動させられて吸着管１９２がＣＣＤカメラ３１０の真上である撮像位置に位置決めされる。そして、吸着管１９２に保持されている電子部品３２のシルエット像または正面像が取得されるのであるが、例えば、電子部品３２が図２に示すフラットパッケージ型の電子部品３２のように、電子部品の本体の側面からリードが外向きにかつ水平に延び出させられた形態の電子部品である場合には、電子部品３２のシルエット像の取得が選択される。電子部品３２のシルエット像が撮像される際には、制御装置３７０によりバックライト照明装置２５０がＯＮ状態にされるとともに、リングランプ３２０がＯＦＦ状態にされる。したがって、フランジ状照明部２５４からの赤外線が電子部品３２を背後から照明するとともに、筒状照明部２５２からの照明光が反射面２３２により軸方向下向きに変換され、赤外線透過フィルタ２４０により赤外線のみとされかつ均一化されて、吸着管１９２の近傍において電子部品３２を背後から照明する。また、吸着管保持体１９０と筒状照明部２５２との隙間にも補助照明部２９０により赤外線が照射される。つまり、バックライト照明装置２５０の赤外線により電子部品３２およびその周囲が背後から均一に照明されるのであり、その結果、ＣＣＤカメラ３１０の固体撮像素子面に電子部品３２のシルエット像が結ばれる。ＣＣＤカメラ３１０は赤外線に感光するものであり、背景が明るい鮮明なシルエット像が取得される。
【００３８】
吸着管１９２に保持された電子部品３２がシルエット像では十分な情報が得られないものである場合、例えば、ＰＬＣＣ型電子部品のように、電子部品のリードが本体の側面から延び出させられるとともに先端が内向きにＪ字型に曲げられ、本体の外周縁より内側に位置するようにされた電子部品や、リードが本体の裏面に垂直にかつ格子状に配置されているピングリッドアレイ（ＰＧＡ）型電子部品等である場合、電子部品３２の正面像の取得が選択される。電子部品３２の正面像が撮像される際には、リングランプ３２０がＯＮ状態にされるとともに、バックライト照明装置２５０がＯＦＦ状態にされる。したがって、吸着管１９２に保持された電子部品３２には、リングランプ３２０により正面から可視光が照射され、その反射光がＣＣＤカメラ３１０に入射する。ＣＣＤカメラ３１０は赤外線と可視光との両方に感光するものであるが、バックライト照明装置２５０はＯＦＦ状態にあって赤外線は放射されていないため、可視光に基づく電子部品３２の正面像が取得される。電子部品３２の裏面がリングランプ３２０により照明される際、電子部品３２の背後に位置するバックライト照明装置２５０にも可視光が照射されるのであるが、ブロック部２２０，フランジ状照明部２５４および補助照明部２９０は暗色の赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００により覆われているため、殆どの可視光が吸収され、電子部品３２が明るく、背景が暗い、画像処理に適した画像を得ることができる。
【００３９】
ＣＣＤカメラ３１０により取得された電子部品３２のシルエット像または正面像のデータ、またはそれらが二値化されたデータが制御装置３７０に供給され、制御装置３７０において画像処理され、電子部品３２が予定されたものであるか否かの判定、ならびに、保持方位および保持位置の検出が行われる。保持方位および保持位置の検出の際には、取得された電子部品３２のシルエット像または正面像と制御装置３７０のＲＯＭ３７４に予め記憶させられている正規の像とが比較され、電子部品３２の中心線まわりの角度誤差Δθと中心位置誤差ΔＸおよびΔＹとが演算される。取得されるのが正面像である場合には、電子部品３２の裏面に付されている文字やバーコードの像が取得され、制御装置３７０において解析されて、電子部品３２がいかなる種類のものであるかが認識されるようにすることもできる。
【００４０】
上記のように画像処理が行われている間に電子部品３２が装着位置に移動させられるのであるが、移動の終了前に画像処理が終了しており、回転用サーボモータ８４により吸着管１９２が回転させられて角度誤差Δθが解消されるとともに、中心位置誤差ΔＸおよびΔＹが解消される位置へ部品保持具３０が移動させられる。したがって、吸着管１９２が電子部品装着位置に位置決めされた状態では、プリント基板２０と電子部品３２とは装着に適した相対位相および相対位置となっているのであり、部品保持具３０が下降させられ、吸着管１９２に保持された電子部品３２がプリント基板２０の所定の位置に押し付けられ、接着等によって固定される。その後、電磁方向切換弁１３６の切換えにより吸着管１９２が大気に連通させられることによって電子部品３２が解放され、吸着管１９２が上昇させられて、１個の電子部品３２のプリント基板２０への装着が完了する。なお、電子部品３２のリードに曲がり等が検出された場合や、予定された電子部品ではない場合（予定の姿勢とは異なる姿勢で吸着された電子部品も予定された電子部品ではないとされる）等、プリント基板２０に装着すべきでない場合には、その電子部品３２を廃棄する等適宜の処理がなされる。
【００４１】
電子部品３２の装着の際、現にホルダ７０に保持されている吸着ノズル６８がその電子部品３２の保持に不向きなものである場合には、吸着ノズル６８の交換が行われる。部品保持具３０は、電子部品供給装置１４へ電子部品３２を取り出しに行く途中でノズルストッカ３３０上へ移動し、吸着ノズル６８の交換を行う。本実施形態においては、吸着ノズル６８の交換時には、ホルダ７０が保持している吸着ノズル６８はその吸着ノズル６８が保持されていた元のノズル保持穴３４０に戻されるが、同じ種類の吸着ノズル６８が保持されていた別のノズル保持穴３４０、あるいは種類の異なる吸着ノズル６８が保持されていたノズル保持穴３４０に戻されるようにしてもよい。
【００４２】
ホルダ７０が保持している吸着ノズル６８の種類，その吸着ノズル６８が保持されていたノズル保持穴３４０の位置等のデータはコンピュータ３８０のＲＡＭ３７６に記憶されており、そのデータに基づいてホルダ７０が所定の空のノズル保持穴３４０上へ移動させられる。この時期には、ノズルストッカ３３０において離脱防止板３３４が離脱防止板移動装置３６０により退避位置へ移動させられており、その状態でノズル保持部材３３２が図示しない昇降装置により上昇させられるとともに、ホルダ７０が昇降装置６２により下降させられ、吸着ノズル６８がノズル保持穴３４０内に嵌入させられる。この際、余分な下降は圧縮コイルスプリング１５８の圧縮により吸収される。その後、離脱防止板３３４が作用位置に移動させられ、離脱防止部３５４がブロック部２２０の上向きの端面の上方に位置して、吸着ノズル６８のノズル保持穴３４０からの離脱を防止する状態となる。ホルダ７０が上昇位置へ移動させられ、離脱防止部３５４により吸着ノズル６８にばね部材２０４の保持力より大きい引抜方向の力が加えられれば、吸着ノズル６８の嵌合部１９４がアダプタ１５０の嵌合穴１９６から離脱し、吸着ノズル６８のノズルストッカ３３０への戻し動作が終了する。
【００４３】
このようにして吸着ノズル６８をノズルストッカ３３０に戻したホルダ７０は、図４に示すように、ＸＹロボット４８により、ノズルストッカ３３０に収納されている吸着ノズル６８のうち、次に使用される吸着ノズル６８上方へ移動させられる。ホルダ７０が下降させられ、アダプタ１５０の嵌合穴１９６内に吸着ノズル６８の嵌合部１９４が嵌合されて、ばね部材２０４により保持される。その後、離脱防止板３３４が退避位置へ移動させられ、ホルダ７０が上昇させられて吸着ノズル６８がノズルストッカ３３０から取り出される。次いで、離脱防止板３３４が作用位置へ移動させられ、ノズル保持部材３３２に保持された吸着ノズル６８の飛出しが防止される。以上のようにして吸着ノズル６８の交換が終了したならば、部品保持具３０は電子部品供給装置１４へ移動させられ、電子部品３２を取り出す。前述のように撮像位置において電子部品３２のシルエット像または正面像の一方が取得され、電子部品３２の保持位置誤差の修正等適宜の処理が行われた後、電子部品３２がプリント基板２０に装着される。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、Ｙ軸スライド４２，部品保持具３０，昇降装置６２，回転装置６４，バックライト照明装置２５０，リングランプ３２０等により保持装置の一種である電子部品保持装置が構成され、Ｙ軸スライド４２が保持装置本体として機能するようにされている。また、吸着管１９２が保持装置の保持部を構成している。さらに、スプライン軸７２およびアダプタ１５０を備えたホルダ７０が保持ロッドを構成し、アダプタ１５０およびばね部材２０４が取付装置を、昇降装置６２が保持ロッドを軸方向に進退させる保持ロッド駆動装置をそれぞれ構成している。ＸＹロボット４８が移動装置を構成し、ＣＣＤカメラ３１０が第１撮像装置と第２撮像装置とを兼ねる撮像装置を構成している。吸着管保持体１９０のブロック部２２０が照明光変換部を構成し、反射面２３２がテーパ反射面を構成している。発光体２５８，２７０，２９４の発光ダイオードが発光素子を構成し、発光素子は点状光源の一形態である。筒状照明部２５２，フランジ状照明部２５４，補助照明部２９０およびブロック部２２０が発光板として機能し、発光体２７０，２９４の発光面２７４，２９６とブロック部２２０の下面２２６とが発光板の発光面として機能している。また、赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００が拡散層を兼ねている。
【００４５】
本実施形態によれば、バックライト照明装置２５０とリングランプ３２０とを切り換えるのみで、電子部品３２のシルエット像と正面像とを電子部品３２の種類等に応じて選択的に取得することができる。電子部品３２のシルエット像取得時には、バックライト照明装置２５０により背後から照射される赤外線によって背景が十分明るくなり、良好なシルエット像が得られる一方、電子部品３２の正面像取得時には、バックライト照明装置２５０に設けられた赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００が暗色の背景として機能するため、電子部品３２の像を確実に取得することができる。正面像取得時にはバックライト照明装置２５０を撮像位置から移動させる必要がなく、装置全体の構造が複雑になることが回避される。また、ＣＣＤカメラ３１０を赤外線にも可視光にも感光するものとすることにより、撮像装置を複数設ける必要がなくなり、装置コストを低減することができる。さらに、バックライト照明装置２５０の主要部を吸着ノズル６８とは別体に設けることにより、吸着ノズル６８が交換されてもバックライト照明装置２５０の主要部は同じものを使用することができるため、設備コストが低減される。また、吸着ノズル６８の進退が軽快となり、装着作業を迅速に行うことができる。本実施形態における昇降装置６２は吸着ノズル６８による電子部品３２の取出し，装着作業および吸着ノズル６８の交換作業に共通して使用できる。
【００４６】
本実施形態における昇降装置６２および回転装置６４に代えて、特開平８−７８８８２号に記載のように、保持ロッドとしてのスプライン軸とボールねじとを相対回転可能かつ軸方向には相対移動不能に連結し、Ｚ軸モータの作動により上記ボールねじとスプライン軸とが一体的に昇降させられ、θ軸モータの作動によりスプライン軸がボールねじに対して回転させられる形態の昇降装置および回転装置とすることも可能であるし、保持ロッド駆動装置を流体圧シリンダにより構成する等、その他種々の形態のものを採用可能である。また、点状光源として、多数の光ファイバから成る発光体等その他の形態の光源を使用することも可能であるし、撮像装置をラインセンサにより構成することも可能である。
【００４７】
前記実施形態においては、バックライト照明装置２５０の主要部およびフロントライト照明装置としてのリングランプ３２０がＹ軸スライド４２に取り付けられ、Ｙ軸スライド４２が保持装置本体として機能するようにされていたが、ホルダ７０および吸着ノズル６８を保持ヘッドと考え、ホルダ７０を保持ヘッド本体と考えて、ホルダ７０にバックライト照明装置２５０の主要部とフロントライト照明装置の少なくとも一部とを取り付けることも可能であり、ホルダ７０に相当するものを１個の移動部材や回転盤に取り付け、それら移動部材，回転盤や、ホルダに相当するものにバックライト照明装置２５０の主要部とフロントライト照明装置の少なくとも一部とを取り付けることも可能である。
本発明は、以上の実施形態以外にも、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果〕の項に記載された形態を始め、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である保持装置を備えた電子部品装着システムを概略的に示す平面図である。
【図２】上記電子部品装着システムの保持装置を撮像装置と共に示す正面図（一部断面）である。
【図３】上記保持装置の吸着ノズル，ホルダおよびバックライト照明装置を示す正面断面図である。
【図４】上記電子部品装着システムにおける吸着ノズルの交換を説明するための図である。
【図５】上記電子部品装着システムを制御する制御装置のうち、本発明に関連の深い部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
１２：電子部品搬送装着装置 ３０：部品保持具 ３２：電子部品 ４２：Ｙ軸スライド ４８：ＸＹロボット ６２：昇降装置 ６８：吸着ノズル ７０：ホルダ ７２：スプライン軸 １５０：アダプタ １９０：吸着管保持体 １９２：吸着管 ２２０：ブロック部 ２３２：反射面
２４０，２７８，３００：赤外線透過フィルタ ２５０：バックライト照明装置 ２５２：筒状照明部 ２５４：フランジ状照明部 ２５８，２７０，２９４：発光体 ２６２，２７４，２９６：発光面 ３１０：ＣＣＤカメラ ３２０：リングランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気部品（電子部品を含む）等の保持対象物を保持する保持装置ならびに保持装置に保持された対象物を撮像する撮像方法に関するものであり、特に、対象物の照明の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記保持装置および撮像方法は、例えば、電気部品をプリント基板に装着する電気部品装着装置において使用されている。電気部品装着装置は、部品供給装置から供給される電気部品を保持装置により受け取り、プリント基板上の所定位置に装着するものであるが、保持装置による電気部品の保持位置が正規の位置からずれている場合には、そのずれ分だけ上記所定の位置からずれた位置に保持装置を移動させ、電気部品をプリント基板に装着させれば、保持位置のずれにもかかわらず、電気部品を正確な位置に装着することができる。そのためには、部品保持装置による電気部品の保持位置のずれを検出することが必要である。また、電気部品に付されている文字やバーコード等を読み取って、保持されている電気部品がいかなるものであるかを認識することが必要になる場合もある。これら電気部品の保持位置の検出や種類の認識のために、電気部品の像を撮像装置により取得することが広く行われており、その際、電気部品の形態や撮像の目的によって、電気部品のシルエット像を取得することが望ましい場合と、正面像を取得することが望ましい場合とがある。電気部品のシルエット像を取得するためには、電気部品を背後から照明することが必要であり、正面像を取得するためには、電気部品の前方から照明することが必要である。
【０００３】
保持装置を、電気部品を吸着ノズルに吸着して保持するものとし、その吸着された電気部品を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置との両方を設ければ、撮像装置によりシルエット像と正面像とを選択的に取得することが可能となり、保持装置を汎用性の高いものとすることができる。しかしながら、従来のバックライト照明装置の発光面は比較的明るかったため、バックライト照明装置を対象物の背後に配置した状態で、フロントライト照明装置により照明して対象物の正面像を取得すれば、対象物の像と共に明るい背景の像も取得され、画像処理時に対象物の像を確実に抽出することが困難であり、誤った画像処理結果が得られることがあった。正面像取得時にはバックライト照明装置が背後に位置しない状態にすればよいのであるが、そのために装置の構造が複雑となってコスト高となる別の問題が発生する。その上、正面像の取得とシルエット像の取得との交替を頻繁に行う必要がある場合には、この交替作業に時間を要し、作業能率が低下する問題が発生する。
【０００４】
また、従来は、吸着ノズルとバックライト照明装置の主要部とを一体的に設けることが広く行われていた。例えば、発光ダイオード等の点状光源を複数個と、それら点状光源から放射された照明光を拡散させてほぼ均一な照明光とする拡散層とを含む発光板が吸着ノズルに固定され、あるいは、外部から照射される紫外線を吸収して可視光を放射する発光板、外部から照射される照明光を反射させる反射板、外部から照射される照明光を拡散させて吸着ノズルに向かって放射する拡散ブロック等が吸着ノズルに固定されていたのである。
【０００５】
しかし、バックライト照明装置の主要部を吸着ノズルと一体的に設ければ、吸着ノズルが高価となる。保持すべき電気部品の種類に応じて吸着ノズルが交換される場合には、多数の吸着ノズルが必要となり、それらすべてにバックライト照明装置主要部を一体的に設ければ、設備コストが特に高くなる。また、バックライト照明装置主要部が発光源を備えている場合には、その発光源に給電する必要があり、吸着ノズルの交換に伴う給電回路の接点の摩耗，損傷や、接点からの電気ノイズの発生の問題も生じる。
【０００６】
以上の説明は、電気部品を保持する保持装置，搬送装置，撮像装置等を例として行ったが、保持対象物はこれに限定されるわけではなく、画像処理による認識や、保持位置，寸法の検出等のために、撮像が必要な物体の保持装置，搬送装置，撮像装置等において共通に生じる問題である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果】
そこで、本発明は、上記保持装置等において、正面像とシルエット像とを選択的に取得することを容易にすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、保持対象物を負圧により吸着する吸着ノズルと、その吸着ノズルにより保持された保持対象物を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置とを含み、前記吸着ノズルに保持された保持対象物をベースに対して静止して設けられた撮像装置に前記吸着ノズルの先端に対向する方向から撮像させる保持装置であって、前記フロントライト照明装置が、前記ベースに対して静止して設けられ、前記吸着ノズルに保持された保持対象物の正面に可視光を照射するものであり、前記バックライト照明装置が、前記吸着ノズルと共に前記撮像装置に対向する位置へ移動可能に設けられ、(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むものであり、かつ、前記複数の発光素子と前記フロントライト照明装置とが択一的に発光させられることを特徴とする保持装置が得られる。
本発明によって、また、保持装置の吸着ノズルにより保持された撮像対象物を撮像する方法であって、（Ａ）可視光と赤外線とに感度を有する撮像装置をベースに対して静止した状態で配置する工程と、（Ｂ）前記撮像対象物の前方に、可視光により撮像対象物を照明するフロンライト照明装置を前記ベースに対して静止した状態で配置する工程と、（Ｃ）(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置を、前記吸着ノズルと共に前記ベースに対して移動可能に配置する工程と、（Ｄ）前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記バックライト照明装置を作動させることなく、そのバックライト照明装置の前記暗色の赤外線透過フィルタを背景とし、前記フロントライト照明装置を作動させて、撮像対象物を前記撮像装置により撮像して正面像を取得する正面像取得工程と、（Ｅ）前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記フロントライト照明装置を作動させることなく、前記バックライト照明装置を作動させ、撮像対象物を前記撮像装置により撮像してシルエット像を取得するシルエット像取得工程とを含む撮像方法が得られる。
赤外線透過フィルタは黒色等暗色とすることが可能であり、本発明に従ってバックライト照明装置の発光板の表面を赤外線透過フィルタによって覆っておけば、保持対象物の正面像を取得するために可視光を放射するフロントライト照明装置による照明が行われる際、保持対象物の背景が暗色となる。背景が明るい場合には、撮像装置により保持対象物の正面像と共に明るい背景の像が取得され、画像処理時に保持対象物を確実に抽出することが困難になるのであるが、背景が暗色であれば、保持対象物を確実に抽出することが可能となる。一方、保持対象物のシルエット像を取得する必要がある場合には、バックライト照明装置の赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を発光させれば、それら発光素子から放射される光のうち可視光成分が赤外線透過フィルタによって遮断され、赤外線が透過させられる。したがって、撮像装置として赤外線に感光するものを採用すれば、保持対象物のシルエット像が得られる。フロントライト照明装置とバックライト照明装置との切換えを行うのみで、正面像とシルエット像とを選択的に取得できるのであり、使い勝手のよい保持装置が得られる。また、撮像装置として、可視光と赤外線との両方に感度を有するものを採用すれば、正面像とシルエット像との両方を共通の撮像装置で取得することが可能となり、装置コストの低減を図ることができる。
さらに、本発明によって、下記各態様の保持装置，搬送装置，撮像システムおよび撮像方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合わせが以下のものに限定されると解釈されるべきではない。
なお、以下の態様項の中には、補正によって、特許請求の範囲に記載の発明でも、それの下位概念の発明でもなくなったものも存在するが、特許請求の範囲に記載の発明を理解する上で有益な記載を含んでいるため、そのまま残すこととする。
（１）保持対象物を負圧により吸着する吸着ノズルと、その吸着ノズルにより保持された保持対象物を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置とを含む保持装置であって、
前記フロントライト照明装置が、前記吸着ノズルに保持された保持対象物の正面に可視光を照射するものであり、前記バックライト照明装置が、(1)前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むものである保持装置。
（２）前記発光板が、前記発光面に沿って複数の発光素子が並べられたものであり、その発光面を覆う状態で拡散板が配設され、複数の発光素子からそれぞれ放射される光が拡散板により拡散させられて実質的に均一な照明光とされる (1)項に記載の保持装置。
一面に沿って複数の発光素子を並べれば、その一面を発光面として光を放射する発光板を得ることができるのであるが、発光面における光の分布が不均一になることを避け得ない。しかし、発光面を拡散板により覆い、発光面から放射された光を拡散させれば、光の分布の不均一を低減させ、実質的に均一な照明光を得ることができる。なお、拡散板と赤外線透過フィルタとは、それぞれの機能を果たす層を積層して構成してもよく、一層で両方の機能を果たすものとしてもよい。
（３）前記バックライト照明装置の主要部と、前記吸着ノズルとが別体に構成され、それらバックライト照明装置主要部と吸着ノズルとが保持装置本体に、常には吸着ノズルに吸着された保持対象物がバックライト照明装置により背後から照明され、必要に応じて、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して吸着ノズルのみを取り外し可能に取り付けられた (1)項または (2)項に記載の保持装置。
このように構成された保持装置においては、必要に応じて、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して、吸着ノズルのみを取り外すことができる。したがって、例えば、吸着ノズルを保持対象物に合わせて交換する必要がある場合には、１つのバックライト照明装置主要部に対して複数種類の吸着ノズルを選択的に取り付けることにより、バックライト照明装置主要部を共用することができ、装置コストの低減を図ることができる。また、吸着ノズルの交換に伴ってバックライト照明装置主要部を保持装置本体に対して着脱する必要がなく、バックライト照明装置主要部への給電回路の接点の摩耗，損傷や接点からの電気ノイズの発生の問題を解消することができる。
なお、バックライト照明装置の一部が吸着ノズルと一体的に構成され、吸着ノズルと共に保持装置本体に対して着脱されるようにしてもよく、バックライト照明装置の全体が保持装置本体に残され、吸着ノズルのみが取り外されるようにしてもよい。また、本項の特徴は、バックライト照明装置が照明光として赤外線を放射するものではない場合にも適用可能であり、フロントライト照明装置と組み合わせて使用されないバックライト照明装置に適用することも可能である。
（４）前記バックライト照明装置主要部が、
内周面から照明光を放射する筒状照明部と、
その筒状照明部から半径方向外向きに延び出し、一面から前記筒状照明部の中心線に平行な方向に照明光を放射するフランジ状照明部と
を含み、かつ、前記吸着ノズルが、
前記筒状照明部の内側に嵌合可能であり、筒状照明部から放射される照明光を筒状照明部の中心線に平行な方向の照明光に変更する照明光変換部と、
その照明光変換部の一端から前記筒状照明部の中心線と平行に延びる吸着管と
を含み、その吸着ノズルの前記吸着管が延び出す側とは反対側の端部が前記保持装置本体に着脱可能に取り付けられる (3)項に記載の保持装置。
本態様においては、吸着ノズルが、バックライト照明装置の一部である照明光変換部を吸着管と共に備えており、その吸着ノズルが保持装置本体に取り付けられた状態では、照明光変換部が筒状照明部内に位置し、筒状照明部の内周面から放射される照明光を、筒状照明部の中心線に平行な方向の照明光に変更する。したがって、吸着管の近傍においても保持対象物は背後から照明され、撮像装置により良好なシルエット像が取得される。
なお、筒状照明部は、内周面の横断面形状が円形であるものとすることが望ましいが、正方形等他の形状のものとすることも可能である。また、本項に記載の特徴は、 (3)項に記載の特徴とは別個に採用することも可能である。すなわち、バックライト照明装置主要部を保持装置本体に残して吸着ノズルのみを取り外し得るという特徴を備えない保持装置に採用することも可能なのである。
（５）前記筒状照明部と前記フランジ状照明部との少なくとも一方が、格子状に配列された複数の発光素子と、それら発光素子から放射された照明光を拡散させてほぼ均一な照明光とする拡散層とを含む (4)項に記載の保持装置。
本態様においては、発光素子への給電が必要であるが、吸着ノズルの取り外し時にもバックライト照明装置は保持装置本体に残されるため、給電回路に、頻繁に接続，分離される接点を設ける必要がなく、接点の損傷や電気ノイズの発生等の問題を解消することができる。
（６）前記照明光変換部が、前記吸着管と同軸にかつその吸着管の先端から遠ざかるにつれて半径が大きくなるテーパ反射面を含む (4)項または (5)項に記載の保持装置。
テーパ反射面を利用すれば、筒状照明部の内周面から半径方向内向きに放射される照明光の向きを、容易に吸着管にほぼ平行な向きに変更することができる。
（７）前記照明光変換部が、前記筒状照明部から放射された照明光を内部で拡散させ、前記吸着管側の面から照明光を放射する拡散ブロックを含む (4)項または (5)項に記載の保持装置。
拡散ブロックは、筒状照明部の内周面から放射された照明光を外周面で受け、内部で拡散させて全体が明るくなる。それによって、吸着管側の面から吸着管に吸着された保持対象物に向かって照明光が放射される。
（８）さらに、
前記保持装置本体に前記吸着管の軸線に平行な方向に移動可能に保持された保持ロッドと、
その保持ロッドの先端部に前記吸着ノズルを着脱可能に取り付ける取付装置と、
前記保持ロッドを軸方向に駆動することにより、前記筒状照明部に対して前記照明光変換部を筒状照明部の中心線に平行な方向に移動させ、前記吸着管を軸方向に進退させる保持ロッド駆動装置と
を含む (4)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の保持装置。
本態様においては、照明光変換部および吸着管を含む吸着ノズルが保持ロッドを介して保持装置本体に取り付けられ、保持ロッドが保持ロッド駆動装置により保持装置本体に対して軸方向に相対移動させられることによって、吸着管が軸方向に進退させられる。したがって、例えば、この進退を利用して、吸着管に保持対象物を保持させ、あるいは保持対象物を載置面上に載置させることができる。すなわち、保持対象物が電気部品である場合には、部品供給装置から電気部品を取り出させ、プリント基板に装着させることができるのである。そして、その場合、バックライト照明装置主要部を吸着ノズルと共に進退させる必要がないため、振動，騒音の発生を回避しつつ迅速に進退させ、装着能率を向上させることができる。また、既に装着されている電気部品とバックライト照明装置主要部との干渉を回避し、あるいは電気部品に対する吸着ノズルの接触力やプリント基板に対する電気部品の押付力の制御を良好に行うことが可能となる。
（９）前記筒状照明部と前記照明光変換部との隙間に対向して配設され、その隙間を経て照明光を前記吸着管側へ放射する補助照明部を含む (4)項ないし (8)項のいずれか１つに記載の保持装置。
本態様によれば、筒状照明部と照明光変換部との隙間にも補助照明部により照明光が照射されるため、均一なバックライトが得られ、良好なシルエット像の取得が可能となる。
（１０） (1)項ないし (9)項のいずれか１つに記載の保持装置と、
その保持装置を前記吸着ノズルの軸線に直角な方向に移動させる移動装置と、
その移動装置による前記保持装置の移動領域中の予め定められた位置に前記保持装置が移動させられた状態で、その保持装置に対向する状態で配設され、その保持装置に保持された保持対象物を撮像する撮像装置と
を含む搬送装置。
本態様の搬送装置によれば、保持装置に保持対象物を保持させ、移動装置により移動させて撮像装置に対向させ、保持対象物の正面像とシルエット像とを選択的に取得することができる。そして、これら正面像やシルエット像の画像処理を行うことにより、保持対象物の特定，保持位置や寸法の検出等を行うことができる。例えば、保持対象物が電気部品である場合に、部品供給装置から電気部品を受け取って搬送し、プリント基板に装着する途中で、電気部品の撮像を行い、画像処理によって吸着ノズルによる電気部品の保持位置誤差を検出し、その誤差を修正してプリント基板に装着することができるのである。
（１１）前記吸着ノズルが複数種類収納されるノズルストッカと、
前記移動装置に前記保持装置を前記ノズルストッカに対向する位置へ移動させ、保持装置に保持されている吸着ノズルとノズルストッカに収納されている吸着ノズルとを交換させるノズル交換制御装置と
を含む(10)項に記載の搬送装置。
本態様によれば、保持対象物の搬送のための移動装置を吸着ノズルの交換にも利用することができ、吸着ノズルの自動交換が可能な搬送装置を安価に製造することができる。
（１２）保持装置の保持部により保持された撮像対象物を前方から可視光により照明するフロントライト照明装置と、
可視光に感度を有し、前記フロントライト照明装置により照明されている撮像対象物を撮像する第１撮像装置と、
(1)前記保持装置の保持部により保持された撮像対象物の背後に配設され、保持部側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置と、
赤外線に感度を有し、前記バックライト照明装置により照明されている撮像対象物を撮像する第２撮像装置と
を含む撮像システム。
本撮像システムによれば、バックライト照明装置により撮像対象物を背後から赤外線により照明して良好なシルエット像を取得することができる。また、正面像取得時には、バックライト照明装置の赤外線透過フィルタを暗い背景として利用することにより、画像処理の容易な正面像を得ることができる。撮像対象物の良好な正面像とシルエット像とを選択的に取得することが容易になるのである。
（１３）可視光と赤外線との両方に感度を有する撮像装置が、前記第１撮像装置と前記第２撮像装置とを兼ねている(12)項に記載の撮像システム。
本態様によれば、１つの撮像装置を可視光による正面像の取得と赤外線によるシルエット像の取得とに兼用することができ、装置コストの低減を図ることができる。
（１４）保持装置により保持された撮像対象物を撮像する方法であって、
前記保持装置の保持部の背後に、(1)保持部側を向いた発光面から光を放射する発光板と、(2)その発光板の発光面を覆う状態で設けられた暗色の赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置を配置する工程と、
前記撮像対象物の前方に、可視光により撮像対象物を照明するフロンライト照明装置を配置する工程と、
前記バックライト照明装置の前記赤外線透過フィルタを背景とし、前記フロントライト照明装置を作動させて、撮像対象物を可視光に感度を有する撮像装置により撮像して正面像を取得する正面像取得工程と、
前記バックライト照明装置を作動させ、撮像対象物を赤外線に感度を有する撮像装置により撮像してシルエット像を取得するシルエット像取得工程と
を含む撮像方法。
前記(12)項に記載の撮像システムと同様の効果が得られる。
（１５）可視光と赤外線との両方に感度を有する撮像装置を、前記正面像取得工程に使用される可視光に感度を有する撮像装置と、前記シルエット像取得工程に使用される赤外線に感度を有する撮像装置とに共用する(14)項に記載の撮像方法。
前記(13)項に記載の撮像システムと同様の効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を、保持対象物としての電気部品の一種である電子部品を、回路基材の一種であるプリント基板に装着する電子部品装着システムに適用した場合の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において１０はベースであり、ベース１０上には、電子部品搬送装着装置１２，電子部品供給装置１４およびプリント基板搬送装置１６が設けられている。プリント基板搬送装置１６は、Ｘ軸方向（図１において左右方向）に配設された基板コンベア１８を有し、プリント基板２０は基板コンベア１８により搬送されるとともに、図示しない位置決め支持装置により予め定められた電子部品装着位置に位置決めされ、支持される。
【０００９】
基板コンベア１８の水平面内においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向の一方の側に、電子部品供給装置１４（図１に二点鎖線で示す）が設けられている。電子部品供給装置１４は、Ｘ軸方向に並べられた多数の電子部品供給カートリッジ２２を有し、位置を固定して設けられている。
【００１０】
電子部品搬送装着装置１２は、部品保持具３０（図２参照）がＸ軸方向およびＹ軸方向に直線移動させられて電子部品３２を搬送し、装着するものとされている。そのため、ベース１０の基板コンベア１８のＹ軸方向における両側にはそれぞれ、ボールねじ３４がＸ軸方向に平行に設けられるとともに、Ｘ軸スライド３６に設けられた図示しない２個のナットの各々に螺合されており、これらボールねじ３４がそれぞれＸ軸移動用サーボモータ３８によって回転させられることにより、Ｘ軸スライド３６がＸ軸方向に移動させられる。なお、ベース１０上には、２つのボールねじ３４の下側にそれぞれ図示しない案内部材たるガイドレールが設けられており、Ｘ軸スライド３６は図示しない被案内部材たるガイドブロックにおいてガイドレールに摺動可能に嵌合され、移動を案内される。
【００１１】
Ｘ軸スライド３６上には、図２に示すように、ボールねじ４０がＹ軸方向に平行に設けられるとともに、Ｙ軸スライド４２が図示しないナットにおいて螺合されている。ボールねじ４０がＹ軸移動用サーボモータ４４（図１参照）によって回転させられることにより、Ｙ軸スライド４２は案内部材たる１対のガイドレール４６に案内されてＹ軸方向に移動させられる。
以上ベース１０，ナット，ボールねじ３４，Ｘ軸移動用サーボモータ３８およびＸ軸スライド３６と、ナット，ボールねじ４０，Ｙ軸移動用サーボモータ４４およびＹ軸スライド４２とがＸＹロボット４８を構成している。
【００１２】
Ｙ軸スライド４２の垂直な側面６０には、図２に示すように、部品保持具３０が昇降可能かつ回転可能に取り付けられるとともに、部品保持具３０を昇降させる昇降装置６２，部品保持具３０により保持された電子部品３２を軸線まわりに回転させる回転装置６４，プリント基板２０に設けられた基準マークを撮像するＣＣＤカメラ６６（図１参照）が設けられている。
【００１３】
部品保持具３０は、電子部品３２を吸着する吸着ノズル６８と、吸着ノズル６８を保持するホルダ７０とを備えている。ホルダ７０はスプライン軸７２を有し、スリーブ７４のスプライン孔７６に嵌合されている。スリーブ７４は、Ｙ軸スライド４２の側面６０に突設されたアーム７８に上下方向の軸線まわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に嵌合されており、スリーブ７４のアーム７８から突出した下端部には、バックラッシュ除去のために１対の歯車８０，８２が設けられ、回転装置６４の回転用サーボモータ８４の回転出力軸８６に固定されて回転用サーボモータ８４により回転させられる歯車８８に噛み合わされている。それによりスプライン軸７２は、歯車８８，８０，８２およびスリーブ７４を介して回転用サーボモータ８４により自身の軸線のまわりに精度良く回転させられ、部品保持具３０が上下方向に延び、スプライン軸７２の軸線と一致する回転軸線のまわりに回転させられる。回転用サーボモータ８４は正，逆両方向に回転し、その回転角度は回転角度検出手段の一種であるエンコーダ９０により検出され、部品保持具３０の回転角度が取得される。
【００１４】
また、スプライン軸７２の上端部には、係合部材１００が相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に取り付けられるとともに、係合部材１００から水平に延び出させられた係合片１０２は、ボールねじ１０４に螺合されたナット１０６に固定されている。ボールねじ１０４は、Ｙ軸スライド４２の側面６０に上下方向に延びる軸線のまわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられており、ボールねじ１０４がタイミングプーリ１０８，１１０，タイミングベルト１１２を介して昇降用サーボモータ１１４によって回転させられることにより、ナット１０６が昇降させられるとともに、係合部材１００，ホルダ７０，部品保持具３０が昇降させられる。
【００１５】
昇降用サーボモータ１１４は正，逆両方向に回転させられ、その回転角度は回転角度検出手段の一種であるエンコーダ１１６により検出されて部品保持具３０の昇降距離が取得される。本実施形態における部品保持具３０は、電子部品３２の吸着，装着時には、図２に示す下降開始位置（上昇端位置）から下の部品吸着・装着領域で昇降させられる。なお、昇降用サーボモータ１１４，前記Ｘ軸移動用サーボモータ３８およびＹ軸移動用サーボモータ４４は、電動モータの一種である電動回転モータであって、回転角度および回転速度の精度の良い制御が可能なモータである。サーボモータに代えてステップモータを用いてもよい。
【００１６】
スプライン軸７２の下端部には、吸着ノズル６８が保持されている。吸着ノズル６８は負圧により電子部品３２を吸着するものである。スプライン軸７２内には通路１３２が形成され、その通路１３２のポート１３４は、図示しないバキューム源に接続されており、それら通路１３２とバキューム源との間に設けられた電磁方向切換弁１３６（図５参照）の切換えにより、吸着ノズル６８がバキューム源と大気とに選択的に連通させられ、電子部品３２を吸着、解放する。
【００１７】
吸着ノズル６８は、図２および３に示すように、アダプタ１５０を介してスプライン軸７２に同軸に取り付けられている。アダプタ１５０は、スプライン軸７２の下端部に設けられたノズル保持部１５２に形成された嵌合穴１５４に軸方向に相対移動可能に嵌合されている。アダプタ１５０は、ノズル保持部１５２に等角度間隔に設けられた複数の保持部材１５６（図２および３には代表的に１個のみ図示されている）によって保持されるとともに、付勢手段を構成する弾性部材たるばね部材の一種である圧縮コイルスプリング１５８により、ノズル保持部１５２から下方へ突出する向きに付勢されている。
【００１８】
ノズル保持部１５２には、スプライン軸７２の軸線に平行に延びる複数の切欠１６２が等角度間隔に形成され、前記複数の保持部材１５６の各々が回動可能に嵌合されるとともに、ノズル保持部１５２に巻き付けられたリング状のばね部材１６４によってノズル保持部１５２に保持されている。保持部材１５６の切欠１６２に嵌合された部分の上側には、ノズル保持部１５２の中心側に突出する突部１６６が設けられるとともに、ノズル保持部１５２に形成された切欠１６８に嵌入させられており、この突部１６６の切欠１６８の底面への当接部を中心として保持部材１５６がその長手方向に直角で、ノズル保持部１５２の保持部材１５６が取り付けられた部分に対する接線方向に延びる軸線まわりに回動可能である。
【００１９】
さらに、保持部材１５６の突部１６６の上側には操作部１７０が突設され、ノズル保持部１５２に形成された切欠１７２に嵌入させられている。保持部材１５６は、切欠１６２への嵌合と、操作部１７０の切欠１７２への嵌入とによって、スプライン軸７２の軸線と直交する軸線まわりの回動が阻止されている。
【００２０】
保持部材１５６の下部は、アダプタ１５０の大径の係合部１７４に形成された切欠１７６に嵌合されており、ノズル保持部１５２とアダプタ１５０との相対回転を阻止している。また、保持部材１５６の下端部にはアダプタ１５０側へ突出する係合突部１７８が突設され、この係合突部１７８が係合部１７４に下方から係合することにより、アダプタ１５０の嵌合穴１５４からの抜出しを防止している。アダプタ１５０をノズル保持部１５２から取り外す際には、スプライン軸７２を前記下降開始位置より下降させ、この状態で前記操作部１７０を押して保持部材１５６をばね部材１６４の付勢力に抗して回動させ、係合突部１７８と係合部１７４との係合を解くことにより、アダプタ１５０をノズル保持部１５２から外すことができる。アダプタ１５０の下向きの端面は、スプライン軸７２の軸線に対して直角な平面を成し、当接面１８０とされている。
【００２１】
吸着ノズル６８は、合成樹脂製の吸着管保持体１９０および吸着管保持体１９０に同軸に保持された吸着管１９２を有している。吸着管保持体１９０の吸着管１９２側とは反対側の端部は嵌合部１９４とされ、この嵌合部１９４においてアダプタ１５０に設けられた被嵌合部としての嵌合穴１９６に嵌合されるとともに、ばね部材２０４によりアダプタ１５０からの離脱を防止されている。吸着管保持体１９０は、先端ほど小径の段付円筒形を成し、その段付部において吸着管保持体１９０の中心線に直角な平面である当接面１９８が形成されている。また、嵌合部１９４の先端部には、先端に向かうにつれて小径となるテーパ面２００が形成されている。ばね部材２０４はほぼコの字形を成し、コの字の一対の腕部においてアダプタ１５０に形成された一対の切欠２０６に嵌合されるとともに、それら一対の腕部が嵌合穴１９６の内周面よりも内側に突出する締まり勝手とされている。また、それら腕部間の先端部は互いに接近する向きに曲げられ、ばね部材２０４のアダプタ１５０からの脱落が防止されている。
【００２２】
嵌合部１９４のテーパ面２００によりばね部材２０４の一対の腕部が押し広げられつつ嵌合部１９４が嵌合穴１９６に嵌合されれば、ばね部材２０４は嵌合部１９４に形成された円環状の嵌合溝２１０に嵌入し、嵌合部１９４に係合して吸着管保持体１９０を保持するとともに、嵌合穴１９６内に引き込む。ばね部材２０４のアダプタ１５０に対する取付位置は、嵌合部１９４が嵌合穴１９６に嵌合された状態で、ばね部材２０４の円形断面の中心位置に対して、半円形断面の嵌合溝２１０の中心位置が下方へずれた状態となる位置とされており、ばね部材２０４は嵌合溝２１０の溝側面の上側の部分に係合して吸着管保持体１９０を嵌合穴１９６内に引き込む。その際嵌合部１９４の当接面１９８がアダプタ１５０の当接面１８０と当接することにより、吸着ノズル６８が位置決めされるとともに、吸着ノズル６８のスプライン軸７２に対する傾きが防止される。吸着ノズル６８は、ばね部材２０４の引込力を超える力をアダプタ１５０から抜け出す方向に加えることによりアダプタ１５０から取り外すことができる。本実施形態においては、スプライン軸７２がアダプタ１５０と共同して、吸着ノズル６８を着脱可能に保持する保持ロッドを構成している。保持ロッドに部品吸着ノズルを着脱可能に保持させる手段としては、上記ばね部材２０４以外にも、負圧力，磁力等により部品吸着ノズルを保持ロッドに着脱可能に保持させる形態のものを採用可能である。
【００２３】
吸着管保持体１９０は、嵌合部１９４とは反対側の端部にブロック部２２０を備えている。ブロック部２２０は、嵌合部１９０より大径の円筒形を成している。ブロック部２２０は、製造の都合上別体とされた上部２２２と下部２２４とが一体化されることにより構成されている。上部２２２は、嵌合部１９０と一体的に形成され、下部２２４には、その下面２２６から吸着管保持体１９０の中心線に平行に延び出す状態で吸着管１９２が取り付けられている。上部２２２と下部２２４との接合部側の各端面は、それぞれ吸着管１９２と同軸でありかつ吸着管１９２の先端から遠ざかるにつれて大径となる向きに４５度傾斜させられたテーパ面２２８，２３０とされている。これらテーパ面２２８，２３０の間には、テーパ面２２８，２３０に対応するテーパ状の反射面２３２が形成されている。本実施形態においては、上部２２２のテーパ面２２８にアルミニウムまたは銀等の層２３４が蒸着等により形成され、その層２３４の下面が反射面２３２とされている。なお、下部２２４のテーパ面２３０に反射面を蒸着により形成することも可能であるし、反射面を銀鏡反応等により形成することも可能である。さらに、吸着管保持体１９０の上部２２２を金属製とし、上部２２２のテーパ面２２８を鏡面に研磨することによりテーパ反射面を形成することも可能である。ブロック部２２０の下部２２４は透明な合成樹脂製であり、それの下面２２６には、黒色等暗色の赤外線透過フィルタ２４０が設けられている。この赤外線透過フィルタ２４０は、赤外線フィルタ層と拡散層とが積層されたものであって、可視光線を遮断し、赤外線を透過させるとともに拡散させる。拡散板としても機能するのである。
【００２４】
Ｙ軸スライド４２の前記側面６０にはまた、前記下降開始位置にある吸着ノズル６８の周囲を囲む状態で、主照明部２４８が同軸に設けられている。この主照明部２４８は、上記ブロック部２２０および後述の補助照明部２９０と共に、バックライト照明装置２５０を構成している。主照明部２４８は、円筒形の筒状照明部２５２と、筒状照明部２５２の下端部から半径方向外向きに延び出す円形フランジ状のフランジ状照明部２５４とを備え、フランジ状照明部２５４において図示しないブラケットを介してＹ軸スライド４２の側面６０に取り付けられている。筒状照明部２５２およびフランジ状照明部２５４は、吸着管保持体１９０の周囲を僅かに隙間を隔てて囲むように配置されており、吸着ノズル６８は、主照明部２４８の内側において軸方向に相対移動可能である。なお、図３においては、判り易くするために、吸着管保持体１９０と主照明部２４８との間の隙間が実際よりもやや広めに示されている。
【００２５】
筒状照明部２５２は、円板状のプリント基板に多数の発光ダイオードが格子状に配列されて取り付けられた発光体２５８を備え、プリント基板の発光ダイオードが取り付けられていない側の面において円筒状の支持筒２６０に支持され、発光面２６２が内周側に向くように配設されている。これらプリント基板および発光ダイオードについては、一般に知られたものであるため、図示および詳細な説明を省略する。支持筒２６０は、図示しないリード線によって後述の駆動回路に接続されている。駆動回路から電流が供給されれば、筒状照明部２５２の発光面２６２から内周側、つまり吸着ノズル６８に向かって照明光が放射される。なお、筒状照明部２５２の発光ダイオードとして、赤外線を多く含む光を放射するものが選択されている。
【００２６】
筒状照明部２５２の発光面２６２から照明光が吸着ノズル６８の吸着管保持体１９０に向かって軸方向に直角な向きに放射されれば、吸着管保持体１９０の反射面２３２に当たって照明光の向きが軸方向下向きに変換される。照明光はブロック部２２０の下部２２４を透過し、赤外線透過フィルタ２４０により赤外線以外の成分を除去されるとともに、赤外線が拡散させられる。その結果、吸着管１９２に保持された電子部品３２が、実質的に均一な赤外線のみによって背後から照明されることとなる。
【００２７】
フランジ状照明部２５４は、筒状照明部２５２と同様、プリント基板に多数の発光ダイオードが格子状に配列された発光体２７０が円環状の支持板２７２に支持され、発光面２７４が吸着管１９２側である下向きとなるように配設されている。また、支持板２７２の下面には、発光面２７４を覆う状態で円環状の赤外線透過フィルタ２７８が設けられている。発光体２７０および赤外線透過フィルタ２７８は前記発光体２５８および赤外線透過フィルタ２４０と同様のものであり、下方へ実質的に均一な赤外線が放射される。フランジ状照明部２５４の駆動回路は、本実施形態のように筒状照明部２５２の駆動回路と共通とすることも可能であるし、別々に設けることも可能である。
【００２８】
筒状照明部２５２より上方には、補助照明部２９０が前記筒状照明部２５２と吸着管保持体１９０との隙間に対向して設けられている。補助照明部２９０も、図示しないブラケットを介してＹ軸スライド４２の側面６０に取り付けられている。補助照明部２９０は、円環状の支持板２９２内に配設された発光体２９４を有し、支持板２９２の下面には、フランジ状照明部２５４と同様、発光体２９４の発光面２９６を覆う状態で、円環状の赤外線透過フィルタ３００が設けられている。発光体２９４および赤外線透過フィルタ３００は前記発光体２５８および赤外線透過フィルタ２４０と同様のものである。したがって、補助照明部２９０からは、実質的に均一な赤外線のみが放射され、吸着管保持体１９０と筒状照明部２５２との隙間を経て吸着管１９２側へ照射される。
【００２９】
ベース１０上の、Ｙ軸方向において電子部品供給装置１４とプリント基板搬送装置１６との間の位置には、電子部品３２の保持姿勢を撮像する撮像装置としてのＣＣＤカメラ３１０が設けられている。ＣＣＤカメラ３１０はレンズ系およびＣＣＤを備えており、吸着管１９２がＣＣＤカメラ３１０の真上に位置する撮像位置に部品保持具３０が位置決めされた状態において、吸着管１９２に保持された電子部品３２を間に挟んでバックライト照明装置２５０と対向するように設けられている。ＣＣＤカメラ３１０の周囲にはリングランプ３２０が設けられ、図示しないブラケットを介してベース１０に取り付けられている。リングランプ３２０は、吸着管１９２に保持された電子部品３２の正面に可視光を照射するものであり、フロントライト照明装置として機能する。なお、本実施形態におけるＣＣＤカメラ３１０は、可視光にも赤外線にも感度を有するものである。
【００３０】
ベース１０上の、Ｙ軸方向において電子部品供給装置１４とプリント基板搬送装置１６との間の位置にはさらに、ノズルストッカ３３０が設けられている。本実施形態におけるノズルストッカ３３０は、未だ公開されていない特願平１０−２１０８７号に記載のノズルストッカと同様の構成を有するものであるため、その詳細な図示および説明は省略し、以下に簡単に説明する。
【００３１】
ノズルストッカ３３０は、図４に示すように、ノズル保持部材３３２と離脱防止板３３４とを備えている。吸着ノズル６８には、吸着管１９２の直径を異にする複数種類の吸着ノズル６８があり、電子部品３２の形状，寸法に応じた吸着管１９２を有する吸着ノズル６８が電子部品３２の吸着，装着に使用され、ノズルストッカ３３０には、複数種類の吸着ノズル６８が収納されている。板状を成すノズル保持部材３３２には複数のノズル保持穴３４０（図４には１個のみ図示）が形成され、各吸着ノズル６８が嵌合されている。ノズル保持穴３４０は段付穴であり、ノズル保持穴３４０の小径穴部３４２の直径は、最も大きい吸着管１９２が嵌合可能な大きさとされ、大径穴部３４４の直径は、吸着管保持体１９０のブロック部２２０よりも僅かに大きくされている。
【００３２】
離脱防止板３３４は、ノズル保持穴３４０を覆う薄い板状を成し、複数の円形穴部３５０（図４には１個のみ図示）と、隣接する円形穴部３５０をつなぐつなぎ部３５２とを有する。円形穴部３５０はそれぞれ、ノズル保持穴３４０の大径穴部３４４より僅かに大きい径を有し、ノズル保持穴３４０のノズル保持部材３３２の長手方向および長手方向に直角な幅方向における形成ピッチと等しいピッチで形成されている。つなぎ部３５２は、吸着管保持体１９０のブロック部２２０の直径より小さい幅（離脱防止板３３４の板面に平行な平面内において離脱防止板３３４の幅方向の寸法）を有し、離脱防止板３３４の複数のつなぎ部３５２をそれぞれ画定する一対ずつの突部が離脱防止部３５４を構成している。各対の２個の離脱防止部３５４は、離脱防止板３３４の幅方向に距離を隔てて対向して設けられている。
【００３３】
離脱防止版３２４は、離脱防止板移動装置３６０（図５参照）によりノズル保持部材３３２に対して長手方向に相対移動させられ、離脱防止部３５４がノズル保持穴３４０上に位置し、吸着ノズル６８のノズル保持部材３３２からの離脱を防止する作用位置と、円形穴部３５０とノズル保持穴３４０との位置がほぼ一致して吸着ノズル６８のノズル保持部材３３２からの離脱を許容する退避位置とに移動させられる。離脱防止板移動装置３６０は、例えばエアシリンダを備えるものとすることができる。
【００３４】
本電子部品装着システムは、図５に示す制御装置３７０により制御される。この制御装置３７０は、ＰＵ３７２，ＲＯＭ３７４，ＲＡＭ３７６およびそれらを接続するバス３７８を有するコンピュータ３８０を主体とするものである。バス３７８には入力インタフェース３８２を介してＣＣＤカメラ６６，３１０，エンコーダ９０，１１６，入力装置３８４等が接続されている。入力装置３８４は、作業者により操作可能なキーボード，操作盤等を含んでいる。バス３７８にはまた、出力インタフェース３８６および駆動回路４００，４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４０８を介して、基板コンベア１８，Ｘ軸移動用サーボモータ３８，Ｙ軸移動用サーボモータ４４，回転用サーボモータ８４，昇降用サーボモータ１１４，電磁方向切換弁１３６，筒状照明部２５２，フランジ状照明部２５４，補助照明部２９０，リングランプ３２０，離脱防止板移動装置３６０等が接続されている。ＲＯＭ３７４には、電子部品３２の吸着，装着等に必要な種々のプログラム等が格納されている。
【００３５】
以上のように構成された電子部品装着システムは、電子部品供給装置１４から電子部品３２を受け取ってプリント基板２０に装着するものであり、部品の受取位置と装着位置との間においてＣＣＤカメラ３１０により電子部品３２のシルエット像または正面像が取得される。これらシルエット像または正面像のデータ処理により、吸着ノズル６８による電子部品３２の保持方位（回転位置）および位置のずれが取得され、吸着ノズル６８の回転および部品保持具３０の停止位置の修正によって保持方位および位置のずれが修正され、プリント基板２０に装着される。
【００３６】
電子部品３２の受取り時には、部品保持具３０が、Ｘ軸スライド３６，Ｙ軸スライド４２の移動により、複数の電子部品供給カートリッジ２２のうち、受け取るべき電子部品３２を供給する電子部品供給カートリッジ２２上に吸着管１９２が位置決めされた状態において、昇降装置６２によって下降開始位置より下降させられ、吸着管１９２が電子部品３２の上面に当接させられる。当接後も僅かに下降させられるのであるが、吸着管１９２が圧縮コイルスプリング１５８を圧縮してスプライン軸７２に対して移動することにより、電子部品３２，吸着管１９２の破損が回避される。この状態において吸着管１９２がバキューム源に連通させられ、電子部品３２を吸着する。
【００３７】
その後、部品保持具３０が上昇させられ、ＸＹロボット４８が移動させられて吸着管１９２がＣＣＤカメラ３１０の真上である撮像位置に位置決めされる。そして、吸着管１９２に保持されている電子部品３２のシルエット像または正面像が取得されるのであるが、例えば、電子部品３２が図２に示すフラットパッケージ型の電子部品３２のように、電子部品の本体の側面からリードが外向きにかつ水平に延び出させられた形態の電子部品である場合には、電子部品３２のシルエット像の取得が選択される。電子部品３２のシルエット像が撮像される際には、制御装置３７０によりバックライト照明装置２５０がＯＮ状態にされるとともに、リングランプ３２０がＯＦＦ状態にされる。したがって、フランジ状照明部２５４からの赤外線が電子部品３２を背後から照明するとともに、筒状照明部２５２からの照明光が反射面２３２により軸方向下向きに変換され、赤外線透過フィルタ２４０により赤外線のみとされかつ均一化されて、吸着管１９２の近傍において電子部品３２を背後から照明する。また、吸着管保持体１９０と筒状照明部２５２との隙間にも補助照明部２９０により赤外線が照射される。つまり、バックライト照明装置２５０の赤外線により電子部品３２およびその周囲が背後から均一に照明されるのであり、その結果、ＣＣＤカメラ３１０の固体撮像素子面に電子部品３２のシルエット像が結ばれる。ＣＣＤカメラ３１０は赤外線に感光するものであり、背景が明るい鮮明なシルエット像が取得される。
【００３８】
吸着管１９２に保持された電子部品３２がシルエット像では十分な情報が得られないものである場合、例えば、ＰＬＣＣ型電子部品のように、電子部品のリードが本体の側面から延び出させられるとともに先端が内向きにＪ字型に曲げられ、本体の外周縁より内側に位置するようにされた電子部品や、リードが本体の裏面に垂直にかつ格子状に配置されているピングリッドアレイ（ＰＧＡ）型電子部品等である場合、電子部品３２の正面像の取得が選択される。電子部品３２の正面像が撮像される際には、リングランプ３２０がＯＮ状態にされるとともに、バックライト照明装置２５０がＯＦＦ状態にされる。したがって、吸着管１９２に保持された電子部品３２には、リングランプ３２０により正面から可視光が照射され、その反射光がＣＣＤカメラ３１０に入射する。ＣＣＤカメラ３１０は赤外線と可視光との両方に感光するものであるが、バックライト照明装置２５０はＯＦＦ状態にあって赤外線は放射されていないため、可視光に基づく電子部品３２の正面像が取得される。電子部品３２の裏面がリングランプ３２０により照明される際、電子部品３２の背後に位置するバックライト照明装置２５０にも可視光が照射されるのであるが、ブロック部２２０，フランジ状照明部２５４および補助照明部２９０は暗色の赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００により覆われているため、殆どの可視光が吸収され、電子部品３２が明るく、背景が暗い、画像処理に適した画像を得ることができる。
【００３９】
ＣＣＤカメラ３１０により取得された電子部品３２のシルエット像または正面像のデータ、またはそれらが二値化されたデータが制御装置３７０に供給され、制御装置３７０において画像処理され、電子部品３２が予定されたものであるか否かの判定、ならびに、保持方位および保持位置の検出が行われる。保持方位および保持位置の検出の際には、取得された電子部品３２のシルエット像または正面像と制御装置３７０のＲＯＭ３７４に予め記憶させられている正規の像とが比較され、電子部品３２の中心線まわりの角度誤差Δθと中心位置誤差ΔＸおよびΔＹとが演算される。取得されるのが正面像である場合には、電子部品３２の裏面に付されている文字やバーコードの像が取得され、制御装置３７０において解析されて、電子部品３２がいかなる種類のものであるかが認識されるようにすることもできる。
【００４０】
上記のように画像処理が行われている間に電子部品３２が装着位置に移動させられるのであるが、移動の終了前に画像処理が終了しており、回転用サーボモータ８４により吸着管１９２が回転させられて角度誤差Δθが解消されるとともに、中心位置誤差ΔＸおよびΔＹが解消される位置へ部品保持具３０が移動させられる。したがって、吸着管１９２が電子部品装着位置に位置決めされた状態では、プリント基板２０と電子部品３２とは装着に適した相対位相および相対位置となっているのであり、部品保持具３０が下降させられ、吸着管１９２に保持された電子部品３２がプリント基板２０の所定の位置に押し付けられ、接着等によって固定される。その後、電磁方向切換弁１３６の切換えにより吸着管１９２が大気に連通させられることによって電子部品３２が解放され、吸着管１９２が上昇させられて、１個の電子部品３２のプリント基板２０への装着が完了する。なお、電子部品３２のリードに曲がり等が検出された場合や、予定された電子部品ではない場合（予定の姿勢とは異なる姿勢で吸着された電子部品も予定された電子部品ではないとされる）等、プリント基板２０に装着すべきでない場合には、その電子部品３２を廃棄する等適宜の処理がなされる。
【００４１】
電子部品３２の装着の際、現にホルダ７０に保持されている吸着ノズル６８がその電子部品３２の保持に不向きなものである場合には、吸着ノズル６８の交換が行われる。部品保持具３０は、電子部品供給装置１４へ電子部品３２を取り出しに行く途中でノズルストッカ３３０上へ移動し、吸着ノズル６８の交換を行う。本実施形態においては、吸着ノズル６８の交換時には、ホルダ７０が保持している吸着ノズル６８はその吸着ノズル６８が保持されていた元のノズル保持穴３４０に戻されるが、同じ種類の吸着ノズル６８が保持されていた別のノズル保持穴３４０、あるいは種類の異なる吸着ノズル６８が保持されていたノズル保持穴３４０に戻されるようにしてもよい。
【００４２】
ホルダ７０が保持している吸着ノズル６８の種類，その吸着ノズル６８が保持されていたノズル保持穴３４０の位置等のデータはコンピュータ３８０のＲＡＭ３７６に記憶されており、そのデータに基づいてホルダ７０が所定の空のノズル保持穴３４０上へ移動させられる。この時期には、ノズルストッカ３３０において離脱防止板３３４が離脱防止板移動装置３６０により退避位置へ移動させられており、その状態でノズル保持部材３３２が図示しない昇降装置により上昇させられるとともに、ホルダ７０が昇降装置６２により下降させられ、吸着ノズル６８がノズル保持穴３４０内に嵌入させられる。この際、余分な下降は圧縮コイルスプリング１５８の圧縮により吸収される。その後、離脱防止板３３４が作用位置に移動させられ、離脱防止部３５４がブロック部２２０の上向きの端面の上方に位置して、吸着ノズル６８のノズル保持穴３４０からの離脱を防止する状態となる。ホルダ７０が上昇位置へ移動させられ、離脱防止部３５４により吸着ノズル６８にばね部材２０４の保持力より大きい引抜方向の力が加えられれば、吸着ノズル６８の嵌合部１９４がアダプタ１５０の嵌合穴１９６から離脱し、吸着ノズル６８のノズルストッカ３３０への戻し動作が終了する。
【００４３】
このようにして吸着ノズル６８をノズルストッカ３３０に戻したホルダ７０は、図４に示すように、ＸＹロボット４８により、ノズルストッカ３３０に収納されている吸着ノズル６８のうち、次に使用される吸着ノズル６８上方へ移動させられる。ホルダ７０が下降させられ、アダプタ１５０の嵌合穴１９６内に吸着ノズル６８の嵌合部１９４が嵌合されて、ばね部材２０４により保持される。その後、離脱防止板３３４が退避位置へ移動させられ、ホルダ７０が上昇させられて吸着ノズル６８がノズルストッカ３３０から取り出される。次いで、離脱防止板３３４が作用位置へ移動させられ、ノズル保持部材３３２に保持された吸着ノズル６８の飛出しが防止される。以上のようにして吸着ノズル６８の交換が終了したならば、部品保持具３０は電子部品供給装置１４へ移動させられ、電子部品３２を取り出す。前述のように撮像位置において電子部品３２のシルエット像または正面像の一方が取得され、電子部品３２の保持位置誤差の修正等適宜の処理が行われた後、電子部品３２がプリント基板２０に装着される。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、Ｙ軸スライド４２，部品保持具３０，昇降装置６２，回転装置６４，バックライト照明装置２５０，リングランプ３２０等により保持装置の一種である電子部品保持装置が構成され、Ｙ軸スライド４２が保持装置本体として機能するようにされている。また、吸着管１９２が保持装置の保持部を構成している。さらに、スプライン軸７２およびアダプタ１５０を備えたホルダ７０が保持ロッドを構成し、アダプタ１５０およびばね部材２０４が取付装置を、昇降装置６２が保持ロッドを軸方向に進退させる保持ロッド駆動装置をそれぞれ構成している。ＸＹロボット４８が移動装置を構成し、ＣＣＤカメラ３１０が第１撮像装置と第２撮像装置とを兼ねる撮像装置を構成している。吸着管保持体１９０のブロック部２２０が照明光変換部を構成し、反射面２３２がテーパ反射面を構成している。発光体２５８，２７０，２９４の発光ダイオードが発光素子を構成し、発光素子は点状光源の一形態である。筒状照明部２５２，フランジ状照明部２５４，補助照明部２９０およびブロック部２２０が発光板として機能し、発光体２７０，２９４の発光面２７４，２９６とブロック部２２０の下面２２６とが発光板の発光面として機能している。また、赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００が拡散層を兼ねている。
【００４５】
本実施形態によれば、バックライト照明装置２５０とリングランプ３２０とを切り換えるのみで、電子部品３２のシルエット像と正面像とを電子部品３２の種類等に応じて選択的に取得することができる。電子部品３２のシルエット像取得時には、バックライト照明装置２５０により背後から照射される赤外線によって背景が十分明るくなり、良好なシルエット像が得られる一方、電子部品３２の正面像取得時には、バックライト照明装置２５０に設けられた赤外線透過フィルタ２４０，２７８，３００が暗色の背景として機能するため、電子部品３２の像を確実に取得することができる。正面像取得時にはバックライト照明装置２５０を撮像位置から移動させる必要がなく、装置全体の構造が複雑になることが回避される。また、ＣＣＤカメラ３１０を赤外線にも可視光にも感光するものとすることにより、撮像装置を複数設ける必要がなくなり、装置コストを低減することができる。さらに、バックライト照明装置２５０の主要部を吸着ノズル６８とは別体に設けることにより、吸着ノズル６８が交換されてもバックライト照明装置２５０の主要部は同じものを使用することができるため、設備コストが低減される。また、吸着ノズル６８の進退が軽快となり、装着作業を迅速に行うことができる。本実施形態における昇降装置６２は吸着ノズル６８による電子部品３２の取出し，装着作業および吸着ノズル６８の交換作業に共通して使用できる。
【００４６】
本実施形態における昇降装置６２および回転装置６４に代えて、特開平８−７８８８２号に記載のように、保持ロッドとしてのスプライン軸とボールねじとを相対回転可能かつ軸方向には相対移動不能に連結し、Ｚ軸モータの作動により上記ボールねじとスプライン軸とが一体的に昇降させられ、θ軸モータの作動によりスプライン軸がボールねじに対して回転させられる形態の昇降装置および回転装置とすることも可能であるし、保持ロッド駆動装置を流体圧シリンダにより構成する等、その他種々の形態のものを採用可能である。また、点状光源として、多数の光ファイバから成る発光体等その他の形態の光源を使用することも可能であるし、撮像装置をラインセンサにより構成することも可能である。
【００４７】
前記実施形態においては、バックライト照明装置２５０の主要部およびフロントライト照明装置としてのリングランプ３２０がＹ軸スライド４２に取り付けられ、Ｙ軸スライド４２が保持装置本体として機能するようにされていたが、ホルダ７０および吸着ノズル６８を保持ヘッドと考え、ホルダ７０を保持ヘッド本体と考えて、ホルダ７０にバックライト照明装置２５０の主要部とフロントライト照明装置の少なくとも一部とを取り付けることも可能であり、ホルダ７０に相当するものを１個の移動部材や回転盤に取り付け、それら移動部材，回転盤や、ホルダに相当するものにバックライト照明装置２５０の主要部とフロントライト照明装置の少なくとも一部とを取り付けることも可能である。
本発明は、以上の実施形態以外にも、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用および効果〕の項に記載された形態を始め、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である保持装置を備えた電子部品装着システムを概略的に示す平面図である。
【図２】上記電子部品装着システムの保持装置を撮像装置と共に示す正面図（一部断面）である。
【図３】上記保持装置の吸着ノズル，ホルダおよびバックライト照明装置を示す正面断面図である。
【図４】上記電子部品装着システムにおける吸着ノズルの交換を説明するための図である。
【図５】上記電子部品装着システムを制御する制御装置のうち、本発明に関連の深い部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
１２：電子部品搬送装着装置 ３０：部品保持具 ３２：電子部品 ４２：Ｙ軸スライド ４８：ＸＹロボット ６２：昇降装置 ６８：吸着ノズル ７０：ホルダ ７２：スプライン軸 １５０：アダプタ １９０：吸着管保持体 １９２：吸着管 ２２０：ブロック部 ２３２：反射面
２４０，２７８，３００：赤外線透過フィルタ ２５０：バックライト照明装置 ２５２：筒状照明部 ２５４：フランジ状照明部 ２５８，２７０，２９４：発光体 ２６２，２７４，２９６：発光面 ３１０：ＣＣＤカメラ ３２０：リングランプ
Claims (5)
- 保持対象物を負圧により吸着する吸着ノズルと、その吸着ノズルにより保持された保持対象物を前方から照明するフロントライト照明装置と、背後から照明するバックライト照明装置とを含み、前記吸着ノズルに保持された保持対象物をベースに対して静止して設けられた撮像装置に前記吸着ノズルの先端に対向する方向から撮像させる保持装置であって、
前記フロントライト照明装置が、前記ベースに対して静止して設けられ、前記吸着ノズルに保持された保持対象物の正面に可視光を照射するものであり、前記バックライト照明装置が、前記吸着ノズルと共に前記撮像装置に対向する位置へ移動可能に設けられ、(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むものであり、かつ、前記複数の発光素子と前記フロントライト照明装置とが択一的に発光させられることを特徴とする保持装置。 - 前記バックライト照明装置の主要部と、前記吸着ノズルとが別体に構成され、それらバックライト照明装置の主要部と吸着ノズルとが保持装置本体に、常には吸着ノズルに吸着された保持対象物がバックライト照明装置により背後から照明され、必要に応じて、バックライト照明装置の主要部を保持装置本体に残して吸着ノズルを取り外し可能に取り付けられた請求項１に記載の保持装置。
- 前記バックライト照明装置の主要部が、
内周面から照明光を放射する筒状照明部と、
その筒状照明部から半径方向外向きに延び出し、一面から前記筒状照明部の中心線に平行な方向に照明光を放射するフランジ状照明部と
を含み、かつ、前記吸着ノズルが、
前記筒状照明部の内側に嵌合可能であり、筒状照明部から放射される照明光を筒状照明部の中心線に平行な方向の照明光に変更する照明光変換部と、
その照明光変換部の一端から前記筒状照明部の中心線と平行に延びる吸着管と
を含み、前記照明光変換部の前記吸着管が延び出す側とは反対側の端部が前記保持装置本体に着脱可能に取り付けられる請求項２に記載の保持装置。 - 前記バックライト照明装置が、前記筒状照明部と前記照明光変換部との隙間に対向して配設され、その隙間を経て照明光を前記吸着管側へ放射する補助照明部を含む請求項３に記載の保持装置。
- 保持装置の吸着ノズルにより保持された撮像対象物を撮像する方法であって、
可視光と赤外線とに感度を有する撮像装置をベースに対して静止した状態で配置する工程と、
前記撮像対象物の前方に、可視光により撮像対象物を照明するフロンライト照明装置を前記ベースに対して静止した状態で配置する工程と、
(a)赤外線を含む光を放射する複数の発光素子を含んで前記吸着ノズルの基端部の周囲に配設され、吸着ノズルの先端側を向いた光放射面から赤外線を含む光を放射する光放射部と、(b)その光放射部の光放射面を覆う状態で設けられた、前記可視光を殆ど反射しないことにより暗色で、赤外線を透過させる赤外線透過フィルタとを含むバックライト照明装置を、前記吸着ノズルと共に前記ベースに対して移動可能に配置する工程と、
前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記バックライト照明装置を作動させることなく、そのバックライト照明装置の前記暗色の赤外線透過フィルタを背景とし、前記フロントライト照明装置を作動させて、撮像対象物を前記撮像装置により撮像して正面像を取得する正面像取得工程と、
前記バックライト照明装置および撮像対象物を前記撮像装置に対向させた状態で、前記フロントライト照明装置を作動させることなく、前記バックライト照明装置を作動させ、撮像対象物を前記撮像装置により撮像してシルエット像を取得するシルエット像取得工程と
を含む撮像方法。
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