JPH07221498A - 部品実装装置における部品認識方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い照度で部品の上方からの照明を行う。 【構成】 実装ヘッドは、部品供給部の部品１５を取得
して部品装着部に搬送し、基板への装着を行う。部品供
給部と部品装着部との間の部品認識部に、部品１５の位
置を検出するための部品認識装置２８を設ける。部品認
識装置２８を、ラインセンサ２９、一対の光源３０及び
ライトガイド３１、反射体２７、画像処理装置等から構
成する。ラインセンサ２９は、矢印Ａ方向に移動する部
品１５のＸ軸方向に横断するような画像Ｖを、Ｙ軸方向
に一定のトリガで取込むようになっている。ライトガイ
ド３１は、光源３０から出た光を、照射口３１ａを通し
て反射体２７に向けて斜め下方から照射するようになっ
ている。反射体２７は、各ライトガイド３１に対応した
反射面２７ａを有し、部品１５に向けて反射光をほぼ真
上から照射するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等の部品を基
板に自動的に装着する部品実装装置における部品認識方
法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の部品実装装置を上面から
見た図を概略的に示している。ここで、ベース１上に
は、左右方向に延びて基板搬送路２が設けられ、その中
央部に、基板３を停止させ部品装着作業を可能とさせる
図示しない基板バックアップ部が設けられている。そし
て、ベース１上には、基板搬送路２に沿って、部品種類
毎に複数個のテープフィーダ４（２個のみ図示）を備え
る部品供給部５が設けられている。また、図８に示すよ
うに、前記ベース１の上方には、吸着ノズル６により部
品７を取得してこれを搬送するための実装ヘッド８が設
けられている。この実装ヘッド８は、図示しないＸＹ移
送機構により自在に移動されるようになっている。

【０００３】上記した各機構は、図示しない制御装置に
より制御され、これにて、実装ヘッド８は所定のテープ
フィーダ４から部品７を吸着により取得し、これを基板
バックアップ部上の基板３まで搬送してその所定の部品
装着点に装着する作業を繰返すようになっている。この
とき、前記基板搬送路２と部品供給部５との間には、部
品認識部が設けられている。

【０００４】この部品認識部は、前記部品７を下面側か
ら撮影するカメラ９を備えて構成され、部品７の搬送途
中において前記カメラ９により吸着ノズル６による部品
吸着状態を撮影し、その画像情報に基づいて吸着ノズル
６と部品７とのＸ，Ｙ，θ（回転）方向の位置ずれ量を
検出し、もって基板３への部品７装着時の位置補正が行
われるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記部品認
識部において部品７の位置を検出することにより、高精
度の部品装着作業が行われるのであるが、部品７の画像
取込みのために、カメラ９の上方で実装ヘッド８を一旦
停止させるものでは、部品７の移動時間が長くなり、ひ
いては部品装着作業時間が長くなる不具合が生ずる。

【０００６】そこで、本出願人は、上記カメラ９として
ラインセンサを採用することにより、部品７をＹ方向に
移送する途中において、部品７の画像をＹ方向に一定の
トリガで取込むようにし、それら画像データから部品７
の吸着位置を検出することにより、部品７の移動時間の
短縮化を図るようにしたものを開発している。また、こ
のものでは、図８に示すように、実装ヘッド８にＬＥＤ
からなる照明１０を設けて、部品７に上方から光を照射
して透過画像をカメラ９により取込むようにしている。

【０００７】しかしながら、このように実装ヘッド８に
ＬＥＤからなる照明１０を組込む構成では、照明１０の
重量や大きさの制限から十分な照度が得られないものと
なっていた。このため、カメラ９による画像取込み時
に、部品７（実装ヘッド８）の移動速度を低く抑えなけ
ればならず、部品７の移動時間の短縮化の効果がさほど
得られないものであった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、高い照度で部品の上方からの照明を行
うことができる部品実装装置における部品認識方法及び
その装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の部品実装装置に
おける部品認識方法は、実装ヘッドの吸着ノズルの上部
に位置して反射体を傾斜状態に設け、その反射体に対し
て斜め下方から光を照射してその反射体によりその光を
吸着部品の上面に向けて反射させ、部品認識部の下方に
設けられた撮像手段により部品の透過画像を取込むよう
にしたところに特徴を有する。

【００１０】そして、本発明の部品実装装置における部
品認識装置は、部品認識部の下方に設けられ吸着部品を
下面側から撮影する撮像手段と、部品認識部の吸着部品
の上部位置に向けて斜め下方から光を照射する光照射手
段と、実装ヘッドに吸着ノズルの上部に位置して傾斜状
態に設けられ光照射手段からの光を吸着部品の上面に向
けて反射する反射体とを具備するところに特徴を有す
る。また、この場合、光照射手段を、位置変更可能に構
成すれば、より効果的である。

【００１１】

【作用】本発明の部品実装装置における部品認識方法に
よれば、吸着ノズルの上部に位置する反射体に向けて光
が照射され、その反射光が吸着部品に対して上方から照
射される。そして、吸着部品の透過画像が撮像手段によ
り下方から取込まれる。このとき、光源は、実装ヘッド
側ではなく、固定側に設けられるので、照度の大きいも
のを使用することができ、さらには、反射体により反射
光を効果的に集光することができる。

【００１２】そして、本発明の部品実装装置における部
品認識装置によれば、光照射手段により吸着ノズルの上
部に位置する反射体に向けて斜め下方から光が照射さ
れ、その反射体により吸着部品の上面に向けて反射光が
照射される。そして、撮像手段により、吸着部品の透過
画像が下面側から撮影される。このとき、光照射手段の
光源は、実装ヘッド側ではなく固定側に設けられるの
で、照度の大きいものを使用することができ、さらに
は、反射体により反射光を効果的に集光することができ
る。

【００１３】また、この場合、光照射手段を位置変更可
能に構成すれば、例えば部品の高さひいては部品の下面
と反射体との間の距離が変化する際などでも、適切な角
度で反射体に対して光を照射することができるようにな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図１
乃至図５を参照して説明する。まず、図３乃至図５は本
実施例に係る部品実装装置１１の構成を概略的に示して
おり、この部品実装装置１１は、ベース１２上に、装着
対象物たる基板１３を搬送するための基板搬送路１４、
電子部品１５（図１等参照）を供給するための部品供給
部１６、基板１３に対する部品１５の装着作業を行う部
品装着機構１７等を備えて構成されると共に、それら各
機構を制御するためのマイコン等からなる図示しない制
御装置を備えている。

【００１５】このうち基板搬送路１４は、ベース１２上
を左右方向（Ｘ軸方向）全体に延びて設けられ、図示し
ないベルトコンベア機構により、基板１３を、右端部の
搬入位置から左端部の搬出位置まで搬送するように構成
されている。また、図３に示すように、基板搬送路１４
の右端部分（搬入位置部分）には、待機ストッパ１８が
設けられ、装着作業前の基板１３が、この待機ストッパ
１８により待機位置に停止されるようになっている。

【００１６】さらに、図４にも示すように、基板搬送路
１４の途中部位には、基板バックアップ部１９が設けら
れている。この基板バックアップ部１９は、複数本のバ
ックアップピン２０を上昇させることにより、基板１３
を下方から支持するように構成され、この支持状態で、
基板１３への部品装着作業が可能とされるようになって
いる。従って、この位置が部品装着部となっている。こ
のとき、図３に示すように、基板搬送路１４の途中部位
には、基板１３を基板バックアップ部１９の上部に位置
決め停止させるためのストッパ２１が設けられている。

【００１７】一方、前記部品供給部１６は、前記基板搬
送路１４の前後両側に位置して設けられ、左右方向に延
びる取付ベース２２に、部品種類の異なる複数個（図３
では２個のみ図示）の部品供給装置例えばテープフィー
ダ２３を付換え可能に備えて構成されている。周知のよ
うに、テープフィーダ２３は、多数個のチップ形の電子
部品１５をテープに保持してなり、その電子部品１５を
１個ずつ先端部（基板搬送路１４側）の供給位置に供給
するようになっている。

【００１８】また、前記部品装着機構１７は、先端に吸
着ノズル２４を有する実装ヘッド２５、及び、この実装
ヘッド２５を自在に上下動させると共に、固有のＸＹ座
標系に基づいてベース１２の上方を任意の位置に移動さ
せる周知のＸＹ移送機構２６等から構成されている。こ
れにて、実装ヘッド２５により、部品供給部１６の所定
の部品１５を吸着により取得し、これを基板バックアッ
プ部１９上の基板１３まで搬送し、その所定の部品装着
位置に装着する作業が繰返し実行されるようになってい
る。尚、詳しくは後述するが、前記実装ヘッド２５に
は、部品認識装置の一部として機能する反射体２７が設
けられている。

【００１９】さて、前記ベース１２には、前記基板搬送
路１４と部品供給部１６との間（基板搬送路１４の前後
両側の中央部）に位置して、前記吸着ノズル２４が吸着
している部品１５の位置（部品１５の正規の吸着位置に
対するＸ，Ｙ，θ（回転）方向のずれ量）を検出するた
めの部品認識装置２８が設けられている。従って、この
部位が部品認識部とされている。以下、本実施例に係る
部品認識装置２８について、主として図１及び図２を参
照しながら述べる。

【００２０】この部品認識装置２８は、撮像手段たるラ
インセンサ２９、光照射手段たる光源３０及びライトガ
イド３１、前記反射体２７、図示しない画像処理装置等
から構成されている。また、この部品認識装置２８も、
上記制御装置により制御されるようになっている。

【００２１】このうちラインセンサ２９は、先端部にレ
ンズ３２を備えてなり、前記ベース１２に設けられた凹
部１２ａ（図４参照）に上向きに設けられている。前記
実装ヘッド２５は、部品供給部１６の部品１５を取得し
これを基板１３に移送する途中において、前記ラインセ
ンサ２９の上方をＹ軸方向（図１で矢印Ａ方向）に移動
するように構成されており、ラインセンサ２９は、その
際の部品１５のＸ軸方向に横断するような画像Ｖを、Ｙ
軸方向に一定のトリガで取込むようになっている。ま
た、このとき、実装ヘッド２５は、部品１５の下面が前
記レンズ３２の焦点距離に合致する高さ位置を移動する
ように構成されている。

【００２２】また、前記光源３０及びライトガイド３１
は、図１及び図２に示すように、前記ラインセンサ２９
の左右に位置して一対設けられている。前記ライトガイ
ド３１は、Ｘ軸方向に延びるスリット状の照射口３１ａ
（図１参照）を備えて構成され、前記光源３０から出た
光を、前記照射口３１ａを通して前記反射体２７に向け
て斜め下方から照射するようになっている。

【００２３】そして、図１及び図２に示すように、前記
反射体２７は、この場合三角柱状をなし、その中央部を
吸着ノズル２４が貫通するように設けられている。この
反射体２７の下側に位置する傾斜状の二面は、前記各ラ
イトガイド３１，３１に対応した反射面２７ａ，２７ａ
とされている。このとき、反射面２７ａ，２７ａの傾斜
角度及びライトガイド３１，３１の光の照射角度は、吸
着ノズル２４が吸着している部品１５に、反射面２７
ａ，２７ａを反射した光がほぼ真上から照射されるよう
に設定されている。

【００２４】これにて、実装ヘッド２５が部品１５を基
板１３に移送する途中において、ライトガイド３１，３
１から吸着ノズル２４の上部に位置する反射体２７に向
けて光が照射され、反射面２７ａ，２７ａを反射したＸ
軸方向に横断するスリット光が吸着部品１５に対して上
方から照射される。そして、前記ラインセンサ２９がそ
の透過画像ＶをＹ軸方向に一定のトリガで取込み、その
データに基づいて画像処理装置により吸着ノズル２４が
吸着している部品１５の正規の吸着位置に対するＸ，
Ｙ，θ（回転）方向のずれ量が検出されるようになって
いる。

【００２５】次に、上記構成の作用について述べる。部
品装着部にセットされた基板１３に対して部品装着作業
を行うにあたっては、実装ヘッド２５が所定のテープフ
ィーダ２３から所定の部品１５を吸着ノズル２４により
吸着する。次に、実装ヘッド２５は、吸着部品１５の下
面の高さがラインセンサ２９のレンズ３２の焦点位置に
来るような高さまで上昇され、部品認識部に向けて水平
方向に移動される。

【００２６】部品認識部においては、実装ヘッド２５
は、ラインセンサ２９の上方をＹ軸方向（図１で矢印Ａ
方向）に所定の速度で水平移動される。ここで、上述の
ように、光源３０から出た光がライトガイド３１，３１
から反射体２７に向けて照射され、反射面２７ａ，２７
ａを反射したＸ軸方向に横断するスリット光が吸着部品
１５に対して上方から照射される。部品１５の移動に伴
い、部品１５における光の照射位置は時間と共にＹ軸方
向に移動する。

【００２７】そして、前記ラインセンサ２９が、部品１
５をＸ軸方向に横断する透過画像Ｖを、Ｙ軸方向に一定
のトリガで取込み、そのデータに基づいて画像処理装置
により吸着ノズル２４が吸着している部品１５の正規の
吸着位置に対するＸ，Ｙ，θ（回転）方向のずれ量が検
出されるのである。

【００２８】このとき、光源３０は、実装ヘッド２５側
ではなくベース１２側に設けられるものであるから、光
源３０の重量や大きさ，種類にさほどの制限はなく、十
分に照度の大きいものを採用することができる。さらに
は、反射体２７により反射光を部品１５部分に効果的に
集光することができる。この結果、高照度の透過画像Ｖ
をラインセンサ２９により取込むことが可能となり、安
定した部品１５の位置検出を行うことができると共に、
実装ヘッド２５の移動速度を下げる必要がなくなるので
ある。

【００２９】尚、ライトガイド３１からの光の一部が、
部品１５に直接照射されると、部品１５の表面やエッジ
にて反射して外乱となる虞がある。ところが、本実施例
では、部品の斜め下方から部品１５の上部に向けて光が
照射されるので、部品１５に下方から直接光が照射され
ることはないのである。

【００３０】しかる後、実装ヘッド２５は、基板１３上
の部品装着点の真上に停止し、そこから下降して吸着ノ
ズル２４の吸着を解くことにより、部品１５が基板１３
に装着されるのである。この際、部品１５の装着は、前
記部品認識装置２８により検出された吸着位置のずれ量
を補正しながら行われるので、高精度の部品装着作業が
実行されるのである。以上のような装着作業が、全ての
部品装着点に対して繰返される。

【００３１】このように本実施例によれば、部品認識装
置２８を、画像を取込むラインセンサ２９、反射体２７
に向けて斜め下方から光を照射する光源３０及びライト
ガイド３１、その光を反射して部品１５にほぼ真上から
照射する反射体２７等から構成したので、部品１５の上
方からの照明を高照度で行うことができるようになっ
た。この結果、安定した部品１５の位置検出を行うこと
ができると共に、従来のようなカメラ９による画像取込
み時に、実装ヘッド８の移動速度を低く抑えなければな
らなかったものと異なり、部品認識部における部品１５
の移動速度を低くする必要がなくなり、部品１５の移動
時間ひいては装着作業時間の大幅な短縮化を図ることが
できるものである。

【００３２】図６は本発明の第２の実施例を示すもので
あり、上記第１の実施例と異なる点は、ライトガイド３
１，３１を夫々上下動可能に設けると共に、それらライ
トガイド３１を上下動させる上下駆動機構３３を設けた
ところにある。この上下駆動機構３３は制御装置により
制御されるようになっており、吸着部品１５の厚み（高
さ）寸法に応じて、ライトガイド３１の上下の位置を変
更しようとするものである。

【００３３】ここで、上述のように、実装ヘッド２５
は、部品１５の下面がレンズ３２の焦点位置を通るよう
な高さ位置を移動するため、部品１５の厚み寸法が変更
すると、実装ヘッド２５ひいては反射体２７の高さ位置
も変化するようになる。本実施例においては、部品１５
の高さ寸法に応じて、ライトガイド３１の上下位置を変
化させることができるので、反射体２７に常に一定の角
度及び距離から光を照射することができ、ひいては部品
１５に照射される反射光を安定させることができ、部品
１５の位置検出をより一層安定して行うことができるよ
うになる。

【００３４】その他、本発明は上記した各実施例に限定
されるものではなく、例えば部品認識部の位置として
は、実装ヘッドによる部品の移動途中であればどこであ
っても良く、また、部品供給装置としては、スティック
フィーダやトレイ等であっても良い等、要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の部品実装装置における部品認識方法によれば、実装ヘ
ッドの吸着ノズルの上部に位置して反射体を傾斜状態に
設け、その反射体に対して斜め下方から光を照射してそ
の反射体によりその光を吸着部品の上面に向けて反射さ
せ、部品認識部の下方に設けられた撮像手段により部品
の透過画像を取込むようにしたので、高い照度で部品の
上方からの照明を行うことができ、この結果、部品の位
置検出を安定して行うことができると共に、部品の移動
時間ひいては装着作業時間の大幅な短縮化を図ることが
できるという優れた実用的効果を奏するものである。

【００３６】そして、本発明の部品実装装置における部
品認識装置によれば、部品認識部の下方に設けられ吸着
部品を下面側から撮影する撮像手段と、部品認識部の吸
着部品の上部位置に向けて斜め下方から光を照射する光
照射手段と、実装ヘッドに吸着ノズルの上部に位置して
傾斜状態に設けられ光照射手段からの光を吸着部品の上
面に向けて反射する反射体とを具備するので、高い照度
で部品の上方からの照明を行うことができ、この結果、
部品の位置検出を安定して行うことができると共に、部
品の移動時間ひいては装着作業時間の大幅な短縮化を図
ることができるという優れた実用的効果を奏するもので
ある。

【００３７】また、この場合、光照射手段を、位置変更
可能に構成すれば、例えば部品の高さひいては部品の下
面と反射体との間の距離が変化する際などでも、適切な
角度で反射体に対して光を照射することができるように
なり、部品の位置検出をより一層安定して行うことがで
きるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、要部の概
略的な斜視図

【図２】要部の概略的な正面図

【図３】部品実装装置の部品装着機構部分を除く平面図

【図４】部品実装装置の縦断側面図

【図５】部品実装装置の斜視図

【図６】本発明の第２の実施例を示す図２相当図

【図７】従来例を示す図３相当図

【図８】図２相当図

【符号の説明】

図面中、１１は部品実装装置、１２はベース、１３は基
板（装着対象物）、１４は基板搬送路、１５は部品、１
６は部品供給部、１７は部品装着機構、２３はテープフ
ィーダ、２４は吸着ノズル、２５は実装ヘッド、２６は
ＸＹ移送機構、２７は反射体、２７ａは反射面、２８は
部品認識装置、２９はラインセンサ（撮像手段）、３０
は光源、３１はライトガイド、３２はレンズ、３３は上
下駆動機構を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平手 利昌 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (72)発明者 小池 明 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 小川 佳次 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を吸着により取得する吸着ノズルを
   有する実装ヘッドを、前記部品が供給される部品供給部
   と装着対象物が配置される部品装着部との間を移動させ
   ながら装着作業を行う部品実装装置における、前記部品
   供給部から部品装着部へ向かう途中の部品認識部におい
   て前記吸着ノズルによる吸着部品の位置を検出するため
   の部品認識方法であって、 前記実装ヘッドの前記吸着ノズルの上部に位置して反射
   体を傾斜状態に設け、前記反射体に対して斜め下方から
   光を照射してその反射体によりその光を前記吸着部品の
   上面に向けて反射させ、前記部品認識部の下方に設けら
   れた撮像手段により前記部品の透過画像を取込むように
   したことを特徴とする部品実装装置における部品認識方
   法。
2. 【請求項２】 部品を吸着により取得する吸着ノズルを
   有する実装ヘッドを、前記部品が供給される部品供給部
   と装着対象物が配置される部品装着部との間を移動させ
   ながら装着作業を行う部品実装装置における、前記部品
   供給部から部品装着部へ向かう途中の部品認識部におい
   て前記吸着ノズルによる吸着部品の位置を検出するため
   の部品認識装置であって、 前記部品認識部の下方に設けられ前記吸着部品を下面側
   から撮影する撮像手段と、前記部品認識部の吸着部品の
   上部位置に向けて斜め下方から光を照射する光照射手段
   と、前記実装ヘッドに前記吸着ノズルの上部に位置して
   傾斜状態に設けられ前記光照射手段からの光を前記吸着
   部品の上面に向けて反射する反射体とを具備することを
   特徴とする部品実装装置における部品認識装置。
3. 【請求項３】 光照射手段は、位置変更可能に設けられ
   ていることを特徴とする請求項２記載の部品実装装置に
   おける部品認識装置。