JPH06112690A - 電子部品装着機および電子部品照明方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着ノズルに吸着された電子部品の吸着状態
の検出を精度よく行うことができる吸着ノズル装置およ
び電子部品装着装置を提供する。 【構成】 吸着ノズル５に吸着された電子部品４に対し
て、光源１０ａ，１０ｂから射出された光を光ガイド６
を介して吸着ノズル５の方向から照射する。この光ガイ
ド６は、光源１０ａ，１０ｂからの光を入力し、この光
を電子部品４の側面等にて反射して電子部品４を撮像す
るカメラに入射しないように規定された光射出部６ｂか
ら電子部品４に照射する。そのため、カメラは電子部品
４の像を正確に撮像することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント板の所定位置に
電子部品を装着する電子部品装着機に関するものであ
り、特に、吸収ノズル等に把持された電子部品の吸着状
態を正確に撮像し検証する電子部品装着機に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント板の自動組立において、ＩＣデ
バイス、微小なコンデンサ、抵抗器等の電子部品をプリ
ント板の所定の位置に装着（載置）するために電子部品
装着機が用いられている。電子部品装着機は、たとえ
ば、電子部品置場に置かれた電子部品を吸着し、その電
子部品を装着すべきプリント板の所定位置まで移動し、
その所定位置に電子部品を置くように構成されている。
プリント板の所定位置に電子部品を正確に装着するには
プリント板の正確な位置を識別し、電子部品を方向をも
含めて正確に所定位置に装着するには電子部品の吸着状
態を識別しなければならない。後者については、たとえ
ば、ＩＣデバイスについて例示すると、吸着位置ずれま
たは角度ずれがあるとプリント板の穴にＩＣデバイスの
ピンが正しく挿入されないから、カメラ等を用いて吸着
状態を撮像し、この撮像結果を用いて吸着位置または角
度調整を行ってからプリント板に装着するようにしてい
る。

【０００３】図９（Ａ）に従来の従来の電子部品識別の
概略図、図９（Ｂ）にカメラが撮像した画像の図を示
す。図９（Ａ）に示すように従来の電子部品装着機で
は、吸着状態の識別を行うために、たとえば、吸着ノズ
ル５０に吸着された電子部品５２に光源５４ａ，５４ｂ
からの光を照射し、光源５４ａ，５４ｂと反対方向から
見たＩＣデバイスの像を、ミラー５４を介してカメラ５
６で撮像し、吸着ノズル５０に吸着された電子部品５２
の吸着位置ずれまたは角度ずれを検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子部
品装着機では、図９（Ａ）に示すように吸着ノズル５２
に吸着された電子部品５２の側面等に光源５４ａ，５４
ｂからの光またはノイズ光が照射される。そのため、こ
れらの電子部品５２の側面等における反射光がカメラ５
６に入力し、カメラ５６の電子部品５２の像５８の画像
は図９（Ｂ）に示すように、本来、影となるべき位置に
側面等における反射光が映し出されたものになった。そ
のため、電子部品５２の像５８を精度よく撮像すること
ができず、吸着ノズルに吸着されたＩＣデバイス等の吸
着位置ずれまたは角度ずれを精度よく検出できなかっ
た。

【０００５】本発明は、上述した問題を解決し、吸着ノ
ズルに吸着された電子部品の吸着状態の検出を精度よく
行うことができる電子部品装着機および電子部品照明方
法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】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品装着機では、電子部品を把持する
手段と、該把持された電子部品を一方の側から撮像する
手段と、前記把持された電子部品を含む領域を該撮像手
段と対向する側から前記撮像手段の光軸に沿って平行光
を照射する手段とを有するようにした。

【０００７】前記平行光照射手段は、好ましくは、発光
手段と、該発光手段から射出された光を前記電子部品把
持部に向けて収束させる光収束手段とを有する。前記光
収束手段は、好ましくは、大きさが大きな受光開口部と
大きさが小さな光射出部とこれらを結び外光（周囲光）
を遮光する側面部とを有する構造をなし、さらに好適に
は、該側面部の内側が光を反射し前記受光開口部に入射
した光を前記光射出部から射出するように形成する。

【０００８】

【作用】本発明の電子部品装着機によれば、電子部品
が、たとえば、吸着ノズルを用いて真空吸着方式で把持
される。そして、平行光照射手段の発光手段から光ガイ
ド手段（光収束手段）の受光開口部に指向された光が射
出される。光ガイド手段の受光開口部に照射された光
は、光ガイド手段の側面にて反射され、たとえば、透光
性の部材で形成された光射出部から前記吸着ノズルに把
持された電子部品を含む領域に射出される。撮像手段
は、前記把持された電子部品を含む領域を電子部品が把
持された方向と対向する方向から前記電子部品の光射出
部からの光による像を撮像する。そのため、撮像手段が
撮像した電子部品の像は、電子部品の側面等で反射され
た光の影響を受けず、吸着ノズルに吸着された電子部品
の像を正確に撮像することができる。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の実施例の電子部品装着機の全
体の射視図を示し、図２に図１の部分拡大図を示し、図
３（Ａ）に図２の部分拡大断面図、図３（Ｂ）にカメラ
が撮像した電子部品の画像を示す。図１において、本実
施例の電子部品装着機は、Ｘ軸移動機構２４とＹ軸移動
機構２０、２２からなる。Ｘ軸移動機構２４には電子部
品装着機構１が装着されており、Ｘ軸移動機構２４のＸ
軸方向に移動される。Ｘ軸移動機構２４はまた、Ｙ軸移
動機構２０、２２に沿ってＹ軸方向に移動される。

【００１０】図２において、電子部品装着機構１には、
固定ミラー２，可動ミラー３，ハーフミラーブロック
８，回転昇降吸着機構７，撮像手段としてのカメラ１
４，１５および１６，可動ミラー３を水平方向Ｈに移動
させる可動ミラー移動機構９が搭載されている。ハーフ
ミラーブロック８には図５（ａ）に示すように、ハーフ
ミラー３０〜３２が配設されている。これらのハーフミ
ラー３０〜３２はその上部のカメラ１４〜１６に固定ミ
ラー２からの映像を透過させる。カメラ１４〜１６は倍
率が異なり、それぞれ吸着ノズル５に吸着された電子部
品の大きさに応じて吸着状態を画像認識するのに適切な
倍率に設定されている。

【００１１】図３において、回転昇降吸着機構７には、
その下部に回転部１１が取り付けられていて、回転昇降
吸着機構７によりこの回転部１１が回転および昇降す
る。回転昇降吸着機構７の下部には、カメラ１４の光軸
に対して対向する位置に発光ボックス１０が固定して設
けられ、この回転部１１がこの発光ボックス１０を貫通
している。回転部１１には、発光ボックス１０の下方に
位置する部分に光収束手段としての光ガイド６が、また
光ガイド６の下方に位置する先端に電子部品を把持する
手段としての吸着ノズル５がそれぞれ固定して取り付け
られている。

【００１２】発光ボックス１０は、発光手段としての光
源１０ａ，１０ｂが内設された容器である。光源１０
ａ，１０ｂとしては、たとえば、発光ダイオードが用い
られる。発光ボックス１０の底面１０ｄは遮光性の部材
で構成され、この底面１０ｄに形成された、たとえば、
円形状の開口部１０ｃから光源１０ａ，１０ｂの光が電
子部品４を含む領域にカメラ１４と対向する側からカメ
ラ１４の光軸に沿って平行に射出される。

【００１３】光ガイド６は、たとえば、図４（Ａ）に示
すような大きさが大きな受光開口部６ｃと大きさが小さ
な光射出部６ｂとこれらを結ぶ側面部６ａとを有する部
分的な円錐状の筒形状をしている。

【００１４】側面部６ａは、たとえば、透光性のアクリ
ル樹脂で構成され、図４（Ｂ）に示すように側面部６ａ
の外側に、遮光用の塗装６ｅが施されている。この塗装
色としては、たとえば、灰色等が用いられる。この側面
部６ａに入射した光は、側面部６ａの内面で反射され
る。また、側面部６ａの内側を鏡面等で構成してもよ
い。

【００１５】光射出部６ｂは、透光性の、たとえば、デ
ルリン（商品名 アメリカ E.I duPont de Nemours & C
o.Inc）（ポリアセタール）等の乳白色樹脂で構成さ
れ、回転部１１が貫通する開口６ｄが形成されている。
光射出部６ｂは、図４（Ｄ）に示すように所定の臨界角
度αを有し、臨界角度αより小さな入射角度θ１で入射
した光を透光し、臨界角度αより大きな入射角度θ２で
入射した光を反射する。この光射出部６ｂは、可動ミラ
ー３、固定ミラー２、ハーフミラー３０を介してカメラ
１４で電子部品４の像をカメラ１４で撮像したときに、
図４（Ｃ）に示すように、電子部品４ａの像が光射出部
６ｂからの光による背景像の内側に映し出され、また、
光射出部６ｂを透過した光の電子部品４の側面等におけ
る反射光が吸着状態撮像時にカメラ１４，１５，１６に
入力しないような形状をしている。この光ガイド６の光
射出部６ｂは、電子部品４の像を可動ミラー３、固定ミ
ラー２およびハーフミラー３０を介してカメラ１４等で
撮像する際に、光源１０ａ，１０ｂからの光を、光射出
部６ｂを介して電子部品４を吸着した吸着ノズル５の先
端と対向する位置から電子部品４に均一に照射させるこ
とで、電子部品４の像の背景の明るさを高め、さらに、
カメラ１４の撮像に電子部品４ａの背景に存する物の像
が映し出されるのを防止するために用いられる。

【００１６】以下、図１，図２，図５（Ａ）〜（Ｃ）を
参照して、本実施例の電子部品装着機の動作を述べる。
図５（Ａ）〜（Ｃ）は大型の電子部品４ａをプリント基
板２８に装着する例を示している。吸着ノズル５が大型
の電子部品４ａを装着する場合、まず、Ｘ軸移動機構２
４がＹ軸移動機構２０，２２によってＹ軸方向に位置決
めされ、次いで、電子部品装着機構１がＸ軸移動機構２
４によってＸ方向に位置決めされる。これにより、電子
部品装着機構１に搭載された吸着ノズル５が装着すべき
電子部品が置かれている電子部品置場２６のＸ，Ｙ方向
に位置決めされる。Ｘ，Ｙ方向に位置決めがされると、
図５（Ａ）に示すように、回転昇降吸着機構７によって
回転部１１が下降し、回転部１１の先端に取り付けられ
た吸着ノズル５が電子部品置場２６の部品位置まで下降
され、大型の電子部品４ａを真空吸着する。吸着ノズル
５が大型の電子部品４ａを吸着すると、吸着ノズル５が
電子部品装着機構１のＸ方向の移動、Ｘ軸移動機構２４
のＹ方向の移動によってプリント基板２８の装着位置ま
で移動される。

【００１７】大型の電子部品４ａが吸着ノズル５に真空
吸着されると、上記電子部品搬送の過程において、図５
（Ｂ）に示すように、回転昇降吸着機構７によって吸着
ノズル５が高さＨ１だけ上昇されつつ、可動ミラー移動
機構９によって可動ミラー３が図示右方向に移動され
る。可動ミラー３の移動は吸着された大型の電子部品４
ａに衝突しないように行われる。この吸着ノズル５の上
昇は、図６に示すように吸着された大型の電子部品４ａ
をハーフミラー３０、カメラ１４を介して大型の電子部
品４ａを認識することにより判断する。すなわち、大型
の電子部品４ａを吸着した吸着ノズル５の上昇はカメラ
１４で認識されない状態から、認識される状態まで回転
昇降吸着機構７によってその上昇動作が行われる。この
上昇位置において、大型の電子部品４ａの横方向の吸着
状態の識別、すなわち、水平方向から見た大型の電子部
品４ａの吸着状態をカメラ１４からの画像データを基に
図示しない画像処理部によって識別が行われる。

【００１８】さらに大型の電子部品４ａの水平方向から
の吸着状態が充分認識可能な位置まで上昇されると、そ
の上昇が停止される。吸着ノズル５の上昇が停止する
と、ハーフミラー３０、カメラ１４によって大型の電子
部品４ａの正確な吸着状態がカメラ１４によって識別さ
れる。この場合の部品吸着状態の識別は、可動ミラー
３、固定ミラー２、ハーフミラー３０、カメラ１４の光
学系によって行われる。

【００１９】光学系による識別は、図３（Ａ）および図
５（Ｂ）に示すように、発光ボックス１０に内設された
光源１０ａ，１０ｂからの光が発光ボックス１０の底面
１０ｄに形成された開口部１０ｃから射出され、光ガイ
ド６の受光開口部６ｃに入力する。このとき、受光開口
部６ｃの大きさは、開口部１０ｃの大きさより大きいた
め光源１０ａ，１０ｂから射出された光は、ほとんど漏
れることなく光ガイド６の受光開口部６ｃに入射する。
受光開口部６ｃから光ガイド６に入力した光は、光ガイ
ド６の側面部６ａおよび光射出部６ｂに照射されるが、
遮光性の塗装６ｅが施されている側面部６ａは光を透過
せず、光源１０ａ，１０ｂからの光および側面部６ａの
内側面にて反射された光のうち臨界角度α以下の入射角
度で光射出部６ｂに入射された光のみが透光性の光射出
部６ｂを透過して射出される。

【００２０】光ガイド６の光射出部６ｂから射出された
光は、カメラ１４が大型の電子部品４ａを撮像する側の
対向する側からカメラ１４の光軸に沿って平行に大型の
電子部品４ａに照射される。そして、可動ミラー３およ
び固定ミラー２を介して大型の電子部品４ａの像をカメ
ラ１４で撮像し、このカメラ１４からの画像データを基
に図示しない画像処理部によって識別を行うことで、大
型の電子部品４ａの横方向の吸着状態の認識、すなわ
ち、水平方向から見た大型の電子部品４ａの吸着状態の
識別が行われる。

【００２１】図３（Ｂ）にカメラ１４で撮像した大型の
電子部品４ａの像を示す。上述のように、光源１０ａ，
１０ｂからの光は、光ガイド６を介して大型の電子部品
４ａの光射出部６ｂと対面する部分に光が照射され、大
型の電子部品４ａの側面等にて反射された光はカメラ１
４に入射しない。また、光ガイド６は、茶碗型形状をし
ているため、大型の電子部品４ａの光射出部６ｂと対面
する部分にて反射された光が、光ガイド６にてさらに反
射されカメラ１４に入射することもほとんどない。その
ため、図３（Ｂ）に示すように、カメラ１４は、光源１
０ａ，１０ｂおよびノイズ光の大型の電子部品４ａの側
面等における反射光の影響を受けることなく、大型の電
子部品４ａの正確な像１２を撮像することができる。部
品吸着状態の識別が終了すると、可動ミラー３は可動ミ
ラー移動機構９によって再び破線で示す元の位置まで後
退させられる。

【００２２】このように、吸着ノズル５の上昇、可動ミ
ラー３の移動、大型の電子部品４ａの吸着状態の識別
は、大型の電子部品４ａを吸着した吸着ノズル５が電子
部品装着機構１のＸ方向の移動、Ｘ軸移動機構２４のＹ
方向の移動によってプリント基板２８の装着位置まで移
動される間に行われる。

【００２３】大型の電子部品４ａを吸着した吸着ノズル
５がプリント基板２８の装着位置の上部まで下降させら
れると、図５（Ｃ）に示すように、大型の電子部品４ａ
がプリント基板２８の装着位置に載置される。すなわ
ち、吸着ノズル５が回転昇降吸着機構７によって、大型
の電子部品４ａがプリント基板２８の装着位置に当接す
るまで下降させられ、大型の電子部品４ａの吸着を解
く。これにより、大型の電子部品４ａがプリント基板２
８の所定位置に置かれる。大型の電子部品４ａがプリン
ト基板２８に置かれると、吸着ノズル５が回転昇降吸着
機構７によって上昇させられ、再び、電子部品装着機構
１、Ｘ軸移動機構２４を駆動して吸着ノズル５を電子部
品置場２６まで移動させる。

【００２４】中型の電子部品４ｂ、小型の電子部品４ｃ
の装着も前記大型の電子部品４ａの装着と同様に行われ
る。しかしながらこの場合、部品の大きさによって部品
吸着状態の識別のための上昇の位置が異なる。すなわ
ち、中型の電子部品４ｂを装着するときは、図７に示す
ように大型の電子部品４ａを上昇させた高さＨ１より低
い、高さＨ２だけ上昇させられる、小型の電子部品４ｃ
を装着するときには、図８に示すようにさらに低い高さ
Ｈ３だけ上昇させられる。これらの上昇位置検出は、図
７においては、ハーフミラー３１、カメラ１５および図
示しない画像処理部によって判断される。また、図８に
おいては、ハーフミラー３２、カメラ１６および画像処
理部によって行われる。つまり、中型の電子部品４ｂの
部品吸着状態の識別はカメラ１５によって、小型の電子
部品４ｃの部品吸着状態の識別はカメラ１６によって行
われる。なお、図７および図８は、図５（Ｂ）に対応し
ている。

【００２５】以上のように、部品の大きさによって、吸
着された電子部品と可動ミラー３の衝突する位置が異な
るので、可動ミラー３に衝突しない最小限の高さ位置ま
で吸着ノズル５を上昇させる。前記動作を制御し部品吸
着状態の識別を行う画像処理部は、たとえば、マイクロ
コンピュータで実現される。すなわち、Ｘ軸移動機構２
４の位置制御、Ｙ軸移動機構２０，２２の位置制御、回
転昇降吸着機構７の回転、昇降、吸着制御、可動ミラー
移動機構９の移動制御、部品上昇位置検出、電子部品吸
着状態の識別、そして、必要に応じて行われる電子部品
の回転位置調整はマイクロコンピュータによって行われ
る。

【００２６】このように本発明の電子部品装着機では、
光源１０ａ，１０ｂからの光を光ガイド６を介して電子
部品４を含む領域にに照射する。そのため、カメラ１４
に電子部品４の側面等にて反射された光が入射するのを
防止し電子部品４の像を正確に撮像することができ、電
子部品４の吸着状態の検出を正確に行い、正確吸着位置
または角度調整を行うことができる。

【００２７】以上、電子部品４が真空吸着される場合に
ついて例示したが、磁気吸着または機械的に把持するよ
うな場合についても同様である。したがって、本発明に
おいては、吸着は真空吸着および磁気吸着はもとより、
把持等も含む。また、光ガイド６の形状は、上記した形
状に限定されず、部分的に角錐状の筒形状であってもよ
い。さらに、光ガイド６の側面部６ａの内側は光を反射
する部材であれば特に限定されず、光射出部６ｂも透光
性の部材であれば特に限定されない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
装着機および電子部品照明方法によれば、平行光照射手
段を用いることで、電子部品の側面等にて反射された光
がカメラに入射しないように、光を電子部品に照射する
ことができる。そのため、カメラは、電子部品の吸着状
態を正確に撮像することができ、この撮像結果を用いて
正確な吸着位置または角度調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品装着機の実施例の全体構成射
視図である。

【図２】図１の電子部品装着機構の拡大射視図である。

【図３】図２の電子部品装着機構の部分拡大断面図であ
る。

【図４】図４（Ａ）は光ガイドの全体射視図、図４
（Ｂ）は光ガイドの断面図、図４（Ｃ）はカメラと撮像
した画像、図４（Ｄ）は光ガイドの底面の断面図であ
る。

【図５】本発明の電子部品装着機の動作形態を示す図で
ある。

【図６】図５（Ｂ）に対応する本発明の実施例の電子部
品装着機の動作形態を示す図である。

【図７】図５（Ｂ）に対応する本発明の実施例の他の電
子部品装着機の動作形態を示す図である。

【図８】図５（Ｂ）に対応する本発明の実施例のさらに
他の電子部品装着機の動作形態を示す図である。

【図９】従来の吸着ノズルの部品吸着状態の識別を説明
するための図である。

【符号の説明】

１・・電子部品装着機構 ２・・固定ミラー ３・・可動ミラー ４，５２・・電子部品 ４ａ・・大型の電子部品 ４ｂ・・中型の電子部品 ４ｃ・・小型の電子部品 ５，５０・・吸着ノズル ６・・光ガイド ６ａ・・側面部 ６ｂ・・光射出部 １０ｃ・・受光開口部 ７・・回転昇降吸着機構 ８・・ハーフミラーブロック ９・・可動ミラー移動機構 １０・・発光ボックス １０ａ，１０ｂ，５４ａ，５４ｂ・・光源 １１・・回転部 １４，１５，１６，５６・・カメラ ２０，２２・・Ｙ軸移動機構 ２４・・Ｘ軸移動機構 ２６・・電子部品置場 ２８・・プリント基板 ３０，３１，３２・・ミラー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を把持する手段と、 該把持された電子部品を一方の側から撮像する手段と、 前記把持された電子部品を含む領域を該撮像手段と対向
   する側から前記撮像手段の光軸に沿って平行光を照射す
   る手段と、 を有する電子部品装着機。
2. 【請求項２】 前記平行光照射手段は、 発光手段と、 該発光手段から射出された光を前記電子部品把持部に向
   けて収束させる光収束手段と、 を有する請求項１記載の電子部品装着装置。
3. 【請求項３】 前記光収束手段は、 大きさが大きな受光開口部と大きさが小さな光射出部と
   これらを結び外光を遮光する側面部とを有する構造をな
   し、 前記受光開口部に入射した光を前記光射出部から射出す
   るように形成されている光ガイド手段を有する請求項２
   記載の電子部品装着機。
4. 【請求項４】 前記光収束手段の側面部の内側は、前記
   受光開口部に入射した光を反射する部材で構成された請
   求項３記載の電子部品装着機。
5. 【請求項５】 前記光ガイド手段の前記光射出部が透光
   性部材で形成されている請求項３または請求項４記載の
   電子部品装着機。
6. 【請求項６】 前記光収束手段は、 前記発光手段からの光を射出する前記光ガイドの受光開
   口部より小さな大きさの開口を有し、その周囲が遮光性
   を有するように形成された容器をさらに有する請求項３
   〜５いずれかに記載の電子部品装着機。
7. 【請求項７】 前記発光手段は前記光軸に対して対向す
   る位置に配設され、前記容器の開口を指向する光を射出
   する少なくとも２つの発光素子を有する請求項６記載の
   電子部品装着機。
8. 【請求項８】 前記発光素子は、発光ダイオードである
   請求項７記載の電子部品装着機。
9. 【請求項９】 前記電子部品を把持する手段は真空吸着
   方式で前記電子部品を把持する請求項１〜８いずれか記
   載の電子部品装着機。
10. 【請求項１０】 部材を含む領域を該部材を撮像する側
    の対向する側から光軸に沿って平行光を照射することを
    特徴とする照明方法。
11. 【請求項１１】 前記平行光照射は射出された光を前記
    部材に向けて収束させる請求項１０記載の照明方法。
12. 【請求項１２】 電子部品把持手段によって把持された
    電子部品を一方の側から撮像する際、前記把持された電
    子部品を含む領域を該撮像手段と対向する側から前記撮
    像手段の光軸に沿って平行光を照射する電子部品装着機
    の照明方法。