JPH05243795A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装着ヘッド部内で部品の吸着状態を画像認識
するものにおいて、部品装着時間の短縮を図る。 【構成】 Ｘ−Ｙ移動する部品装着部３に部品装着ヘッ
ド３１を取り付け、その下端に設ける吸着ノズル３２が
上下移動する空間の４５°反射面に平行な方向に進入ま
たは退出する第一４５°反射鏡３４を設ける。そして、
第一４５°反射鏡進入時に水平方向に反射された部品像
を、第二の４５°反射鏡３６によりさらに垂直上方に反
射させて、撮像手段３７に取り込む。第一４５°反射鏡
進入時には、一旦引き上げてから進入を開始し、移動プ
ログラム上の進入開始位置を高速で通過させる。退出時
には、移動プログラム上の退出完了位置を高速で通過さ
せ、後から退出停止位置に戻しておく。取り込んだ部品
像を画像認識し、その結果に基づいて部品の吸着位置ず
れ量を補正し、所定位置に部品を装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に電子部品を装
着する部品装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動する部品装着部内で、吸着さ
れた部品の画像を取り込み、吸着位置のずれ量を補正し
て、部品を装着する種々の方法が存在する。本出願人が
出願した特願平３−３１７９０６号の部品装着装置で
は、水平移動する部品装着部に部品装着ヘッドと撮像手
段とを取り付け、部品装着ヘッド下端に設ける吸着ノズ
ルが上下移動する空間に、４５°反射鏡をその反射面と
平行に進退可能に配置し、部品搬送中に、吸着保持され
た部品の画像認識を可能としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような部品装着
装置でも、認識時間が部品装着時間に与える影響を軽減
できるが、本発明は、吸着ノズル上下移動空間に対する
４５°反射鏡の進入及び退出を高速化し、さらなる部品
装着時間の短縮を図ろうとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、Ｘ−Ｙ移動
する部品装着部に部品装着ヘッドを取り付け、その下端
に部品吸着及び装着時に下方に進出する吸着ノズルを設
け、この吸着ノズルが上下移動する空間の４５°反射面
に平行な方向に進入または退出する、第一の４５°反射
鏡を設ける。そして、進入時に吸着ノズルに吸着された
部品の像を水平方向に反射させ、進入した第一４５°反
射鏡に対向する位置に設ける第二の４５°反射鏡によ
り、さらに垂直上方に反射させて、部品像を撮像手段に
取り込む。この第一４５°反射鏡は、進入時には、吸着
ノズル上昇中に一旦引き上げてから進入を開始し、移動
プログラム上の進入開始位置を高速で通過させる。退出
時には、移動プログラム上の退出完了位置を高速で通過
させ、吸着ノズル下降中に退出停止位置に戻しておく。
取り込んだ部品像を画像認識し、その結果に基づいて部
品の吸着位置ずれ量を補正し、所定位置に部品を装着す
る。

【０００５】

【作用】部品装着ヘッドの吸着ノズルに部品を保持し、
部品装着位置へ移動する間に、部品を画像認識すること
ができる。また、第一４５°反射鏡の吸着ノズル上下移
動空間に進入を開始する速度が高速化され、かつ吸着ノ
ズル上下移動空間からの退出速度も速くなる。

【０００６】

【実施例】本発明部品装着装置の一実施例について、図
に基づき説明する。図１は本発明の部品装着装置の一実
施例を示す概略図で、部品装着装置１は箱型のベース１
０を有し、その上に、Ｘ−Ｙステージ２、部品装着部
３、コンベア部４、第１部品供給部５が配置されてい
る。６はベース１０の傍らに配置された第２部品供給部
であり、ベース１０上に設けた部品仮位置決め台７上に
部品を供給する。また、ベース１０には、画像処理手段
８、制御手段９が内蔵されている。

【０００７】次に、本発明の主旨である部品装着部３に
ついて詳述する。図２は本発明の部品装着装置の一実施
例における部品装着部３の概略正面図である。部品装着
部３は、Ｘ−Ｙステージ２に吊り下げ状態で支持されて
おり、カバー部の中に図２の機構を備えている。３０は
Ｘ−Ｙステージ２の下面に取り付けた部品装着部の支持
板で、その正面に、装着ヘッド３１を上下運動させる直
線運動ユニット３１１を垂直に取り付ける。直線運動ユ
ニット３１１は、図示しないボールネジ、ボールナッ
ト、直線案内軸受、サーボモータ等からなり、ボールナ
ットに固定されて上下動するスライダ３１２に、装着ヘ
ッド３１が取り付けられる。

【０００８】装着ヘッド３１は、垂直下向きにスライダ
３１２に取り付けられ、自身の下端に、部品を吸着また
は装着する吸着ノズル３２を保持する。吸着ノズル３２
は上部に正方形の反射板３２１を有し、この反射板３２
１は、自身の中心位置をノズル本体が貫通する形で取り
付けられている。３３は、吸着ノズル３２に吸着された
部品を照らし出す照明部で、その円筒形部材３３１の内
周面に一定間隔を置いてリング状に配置された複数個の
ＬＥＤ３３２を有し、下端には、これらのＬＥＤの光が
後述する４５°反射鏡に直接映らないよう、鍔のついた
円筒形の遮光板３３３を設ける。照明部３３は、吸着ノ
ズル３２の下方に位置し、円筒形部材３３１の中心が、
部品装着ヘッドの中心と同一となるよう支持板３０に固
定されている。そして、円筒形部材３３１及び遮光板３
３３は、部品吸着または装着時、図３に示すように、Ｌ
ＥＤ３３２で囲まれた空間及び遮光板の中空部を、吸着
ノズルと装着ヘッドの一部が通り抜けられる大きさにな
っている。

【０００９】３４は、吸着ノズルに保持された部品がそ
れぞれの照明部３２内の所定位置で停止したとき、ＬＥ
Ｄ３３２及び反射板３２１によって照らし出された各部
品像を水平方向に反射する、第一の４５°反射鏡であ
る。第一４５°反射鏡３４は、装着ヘッド３１の上下移
動軸に対して、４５°の角度で直線移動するよう、移動
手段３５に、中継板３４１を介して取り付けられる。

【００１０】移動手段３５は、図示しないタイミングベ
ルト、プーリ、サーボモータと、直線案内軸受３５１及
び、これに沿って直線移動するスライダ３５２とで構成
される。この直線案内軸受３５１は、水平面から上方に
４５°の角度で支持板３０に取り付けて、スライダ３５
２の一部は、前記タイミングベルトの歯と噛み合わせ
る。そして、サーボモータとプーリによってタイミング
ベルトが指定量回転すると、スライダ３５２が、直線案
内軸受３５１に沿って指定量直線移動する。中継板３４
１は、断面Ｌ字型で、スライダ３５２の下側面に一端が
取り付けられ、図２で云う手前側に突出面を有し、この
突出面の上面に、第一の４５°反射鏡３４を固定してい
る。こうして、第一４５°反射鏡３４を、部品吸着及び
装着時に吸着ノズル３２の上下移動空間から４５°上方
に退避させ、部品認識時に吸着ノズル３２の真下に、４
５°方向から進入させる。

【００１１】３６は、第一の４５°反射鏡３４が部品認
識位置にあるとき、これと対向する位置に設ける第二の
４５°反射鏡で、支持ブロック３６１を介して支持板３
０に取り付けられ、部品認識時に、第一の４５°反射鏡
３４からの水平反射画像を垂直上方に反射する。

【００１２】３７は、第二４５°反射鏡３６が垂直上向
きに反射する画像を取り込む撮像手段で、第二４５°反
射鏡３６の真上に位置するよう支持板３０に垂直下向き
に取り付ける。

【００１３】８は、撮像手段３７が取り込む画像を認識
・処理する画像処理手段で、その処理結果に基づいて、
制御手段９が、部品の吸着位置ずれ量を補正して装着ヘ
ッドのＸ−Ｙ移動量を制御し、基板上の所定位置に部品
を装着させる。また、制御手段９は、装着ヘッドの上下
移動量、すなわち直線運動ユニット３１１におけるスラ
イダ３１２の移動量により、吸着ノズルに保持された部
品の下端が第一４５°反射鏡３４に衝突しないように、
後述する速度パターン設定手段の設定に従って、移動手
段３５のサーボモータを制御し、スライダ３５２を直線
移動させ、第一４５°反射鏡３４を、部品吸着及び部品
装着時に吸着ノズル３２の上下移動空間から退避させ、
部品認識時に吸着ノズルの真下に進入させる働きをす
る。

【００１４】速度パターン設定手段９１は、制御手段９
に内蔵されており、前述の移動手段３５を駆動する際の
速度パターンを設定するもので、図４はその設定方法の
説明図である。サーボモータを駆動源とする場合、一般
に、位置決め対象物（第一４５°反射鏡）の移動速度と
時間の関係を、図中上側のような台形型速度パターンと
して移動させており、この台形型速度パターンは、吸着
保持される部品の形状に対応して用意されている。そし
て、本実施例のような部品装着装置においては、第一４
５°反射鏡３４が吸着ノズル上下移動空間から退避して
いる間、必ずしもその退避位置で停止している必要はな
く、吸着ノズル上下移動空間から離れる方向であれば、
必要に応じ移動しても差し支えない。

【００１５】従って、速度パターン設定手段９１は、第
一４５°反射鏡３４を吸着ノズル上下移動空間に進入さ
せる場合、まず、図４に示すように、部品Ａに関して、
第一４５°反射鏡の進入に適用する台形型速度パターン
ｆ1の加速域Ｌ1における、加速に費やす距離ｄ1（以
後、助走距離と云う）を算出する。そして、退避位置か
ら吸着ノズル上下移動空間への進入ストロークＤ1に助
走距離ｄ1を加えた距離に対応する、進入時の速度パタ
ーンｆ1′を設定する。すなわち、加速域Ｌ1と減速域Ｎ
1のパターンと最高移動速度Ｖm1を同じくし、定速域Ｍ1
を距離に応じて長くした速度パターンである。これらを
装着順序毎に算出および設定して、自身に記憶してお
く。

【００１６】さらに、速度パターン設定手段９１は、部
品Ａの画像認識終了後、第一４５°反射鏡３４を４５°
上方に退出させる場合、まず、図５に示すように、部品
Ａに関して、第一４５°反射鏡の退出に適用する台形型
速度パターンＦ0の減速域Ｎ0における、減速に費やす距
離ｄ0（以後、オーバーシュート距離と云う）を算出す
る。そして、吸着ノズル上下移動空間から退避位置への
退出ストロークＤ0にオーバーシュート距離ｄ0を加えた
距離に対応する、退出時の速度パターンＦ0′を設定す
る。すなわち、加速域Ｌ0と減速域Ｎ0のパターンと最高
移動速度Ｖm0を同じくし、定速域Ｍ0を距離に応じて長
くした速度パターンである。これらを装着順序毎に算出
および設定して、自身に記憶しておく。

【００１７】このような構成を有する本実施例の部品装
着装置の動作について説明する。部品を装着しようとす
る基板Ｐが、コンベア部４上を搬送され、図示しない基
板位置決め機構によって保持されると、まず、制御手段
９は、Ｘ−Ｙステージ２を駆動し、部品装着部３の部品
装着ヘッド３１を、例えば、第２部品供給部６から部品
仮位置決め台７上に供給された部品Ａの真上に停止させ
る。そして、図示しないサーボモータを駆動し、スライ
ダ３１２、すなわち装着ヘッド３１を下降させる。この
時、第一４５°反射鏡３４は退避位置にあり（図３に示
す）、吸着ノズル３２の上下移動空間から離れているた
め、吸着ノズル３２は部品Ａに到達し、これを吸着保持
する。

【００１８】部品吸着後、制御手段９は、装着ヘッド３
１を上昇させながら、速度パターン設定手段９１の設定
に従って移動手段３５を駆動し、まず、第一４５°反射
鏡３４を退避位置から助走距離ｄ1分だけ４５°上方に
引き上げ、それから図４に示す速度パターンｆ1′に従
って進入を開始させる。このため、装着ヘッド３１上昇
途中の所定位置（吸着保持された部品Ａの下端が、４５
°方向から進入してくる第１の４５°反射鏡３４に接触
しない位置）に達した時点で、第一４５°反射鏡３４が
丁度最高速度Ｖm1に達し、吸着ノズル上下移動空間に進
入し始めている。すなわち、進入時速度パターンｆ4′
によって第一４５°反射鏡３４の進入を行うと、図４に
示すように、従前の速度パターンｆ1による進入に比
べ、Ｔ1時間短い時間で進入停止することができる。こ
れは、進入開始位置を退避位置とせず、それより助走距
離ｄ1だけ上を進入開始位置とし、最高移動速度Ｖm1に
達した時点（退避位置を通過する時点）が従前の進入開
始時間となるよう、部品装着ヘッドの上昇移動途中に、
助走距離ｄ1分の引き上げとそこからの早目の進入開始
を実行するためである。

【００１９】吸着ノズルが部品を認識する高さに達する
と、制御手段９は、装着ヘッド３１の上昇を停止し、図
２に示すように、照明部３３内の所定位置に部品Ａを停
止させる。この時、第一４５°反射鏡３４は移動途中で
あるが、反射鏡が４５°方向から部品Ａの真下に進入し
てくるため、移動が停止していなくとも、図２で云う部
品Ａの左端部が、第１の４５°反射鏡３４に写った時点
で、撮像手段３７が部品Ａの裏面像を取り込み、画像処
理手段８に入力を開始できる。すなわち、第一４５°反
射鏡３４が、その反射面の方向に、反射面と直角の運動
成分を含むことなく移動する限り、部品Ａの裏面と第１
の４５°反射鏡３４との距離は一定であり、撮像手段３
７の焦点距離に部品Ａの裏面があるという位置関係は反
射鏡３４の移動期間中を通じて変わることがない。第一
４５°反射鏡鏡３４が部品Ａの下に進入して行けば、そ
の反射面上に、後に部品Ａの裏面全体像を構成すべき部
分像が次第に大きさを増して現れ、対面している第二４
５°反射鏡３６にも対応する像が現れ、これが垂直上方
に反射され、撮像手段３７の撮像視野に送り込まれるこ
とになる。部品Ａの全体像を得た時が画像処理手段８へ
の入力開始時点である。

【００２０】画像処理手段８が、入力された部品Ａの画
像情報の認識を行っている間に、制御手段９は、Ｘ−Ｙ
ステージ２を駆動し、装着ヘッド３１を、コンベア部４
上に位置決めされた基板Ｐの指定された装着位置に移動
させる。同時に、制御手段９は、速度パターン設定手段
９１の設定に従って移動手段３５を駆動し、第一４５°
反射鏡３４に、図５に示す速度パターンＦ0′に従って
退出を開始させる。このため、第一４５°反射鏡３４
は、退避位置を最高速度Ｖm0で通り過ぎ、そこから減速
域に転じてオーバーシュート距離ｄ0分遠方で停止す
る。この間画像処理手段８は、装着ヘッドの移動途中で
部品Ａの画像認識を終え、その認識結果、すなわち部品
Ａの吸着位置ずれ情報を制御手段９に伝える。やがて、
基板Ｐの装着位置上に装着ヘッド３１が到着すると、制
御手段９は、装着ヘッド３１を前記吸着位置ずれ量だけ
補正しながら下降させ、基板Ｐの装着位置上に部品Ａを
装着させる。

【００２１】この退出時速度パターンＦ0′によって第
一４５°反射鏡３４の退出を行うと、図５に示すよう
に、従前の速度パターンＦ0による退出に比べ、Ｔ0時間
短い時間で退避位置に達することができる。これは、退
出完了位置を退避位置とせず、それよりオーバーシュー
ト距離ｄ0だけ上を退出完了位置とし、最高移動速度Ｖm
0による定速域から減速域に切り変わる時点に、退避位
置を通過させてしまうためである。

【００２２】制御手段９は、退避位置からオーバーシュ
ート距離ｄ0分遠方に停止している第一４５°反射鏡３
４を、吸着ノズル下降中に、移動手段３５を駆動するこ
とによって、元の退避位置に引き戻す。以降上記動作を
繰り返し、順次部品を装着する。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明の部品装着装置によ
り、吸着ノズルの上下移動軸に対し４５°の角度に配置
された反射鏡が、その４５°の反射面に平行に進入する
ため、４５°反射鏡の移動停止を待たずとも、部品の全
体像が写し出された時点で画像の取り込みを開始でき、
自身に備えた撮像手段により、移動中に部品認識を行う
部品装着部であっても、部品認識時間が装着時間に与え
る影響を軽減できる。そして、この４５°反射鏡の、吸
着ノズル上下移動空間への進入開始速度が高速化される
ため、部品認識開始時間が早められる。また、４５°反
射鏡の、吸着ノズル上下移動空間からの退出完了速度が
高速化されるため、部品認識終了後、素早く装着作業に
移ることができる。従って、部品装着時間の短縮に効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明部品装着装置の一実施例の構成を示す概
略斜視図である。

【図２】本実施例における部品装着部の構成を示す概略
正面図である。

【図３】本実施例における部品装着部の動作を説明する
概略正面図である。

【図４】本実施例における、４５°反射鏡進入時の速度
パターン設定方法を示す説明図である。

【図５】本実施例における、４５°反射鏡退出時の速度
パターン設定方法を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 部品装着装置 ２ Ｘ−Ｙステージ ３ 部品装着部 ３１ 部品装着ヘッド ３２ 吸着ノズル ３３ 照明部 ３４ 第一の４５°反射鏡 ３５ 移動手段 ３６ 第二の４５°反射鏡 ３７ 撮像手段 ８ 画像処理手段 ９ 制御手段 ９１ 速度パターン設定手段 Ａ 部品 Ｐ 基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ−Ｙ移動する部品装着部に設けた部品
   装着ヘッドで部品を吸着し、吸着された部品の保持状態
   を画像認識して吸着位置ずれを検知し、そのずれ量を補
   正して部品を基板上の所定位置に装着する装置であっ
   て、 部品装着ヘッドの下端に設け部品吸着及び装着時に下方
   に進出する、吸着ノズルの上下移動空間に、その４５°
   の反射面に平行な方向に進入または退出し、進入時には
   吸着ノズルに吸着された部品の像を水平方向に反射させ
   る第一の４５°反射鏡と、 前記第一４５°反射鏡を、その反射面に平行な方向への
   移動により、部品吸着及び装着時に吸着ノズルの上下移
   動空間から退避させ、部品の画像認識時に吸着ノズルの
   真下に進入させる移動手段と、 吸着ノズルの真下に進入した時の前記第一４５°反射鏡
   に対向し、前記水平反射部品像を垂直上方に反射させる
   第二の４５°反射鏡と、 前記水平反射部品像を取り込む撮像手段と、 前記撮像手段が取り込んだ部品画像を処理する画像処理
   手段と、 前記移動手段が、第一４５°反射鏡を進入させる際、吸
   着ノズル上昇中に一旦第一４５°反射鏡を引き戻した後
   駆動方向を反転し、移動プログラム上の進入開始位置を
   高速で通過させる速度パターン設定手段と、 前記速度パターン設定手段の設定に基づいて移動手段を
   制御し、かつ前記画像処理手段の処理結果に基づき、部
   品の吸着位置ずれ量を補正制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする部品装着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の部品装着装置におい
   て、その速度パターン設定手段が下記のものである部品
   装着装置。前記移動手段が、第一４５°反射鏡を退出さ
   せる際、移動プログラム上の退出完了位置を高速で通過
   させ、吸着ノズル下降中に退出完了位置を越えた分だけ
   引き戻す速度パターン設定手段。