JPH10163695A - 透過認識照明装置及びそれを備えた部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品装着装置の透過認識照明装置において、
多品種の電子部品の透過認識に対応でき、可動部分であ
るノズルと照明手段とを切り離して、ＬＥＤの寿命を延
ばし、信頼性を向上する。 【解決手段】 ノズル軸11の先端で電子部品を吸着する
ノズル８と、ノズル軸11が中心部を垂直に貫通しノズル
軸先端側の面に反射面19を有する反射板９と、部品認識
カメラ７の周囲に配置され、反射面19に対して照明光を
斜め入射させる照明手段12とを備えている。反射面19
は、斜め入射光をノズル軸11に平行な反射光にするため
の凹凸が形設されており、かつ凹凸の表面は光を拡散す
るように粗面になっている。反射面19からの反射光は、
ノズル軸11の先端で吸着した電子部品10に照射され、そ
のシルエット像を部品認識カメラ７で撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を回路基
板上に装着する工程において、部品認識のために部品の
背面を照明し、そのシルエット像を得る透過認識照明装
置及びそれを用いた部品装着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板に実装する電子部品は、
あらゆる形状の多品種に及んでいる。部品装着装置で
は、装着する部品の姿勢補正に画像認識を用いることが
多く、多様化した電子部品に対し認識処理できることが
部品対応力を左右するようになっている。また電子部品
の実装速度は高速化し、装置の構成は簡素化して、高速
対応と耐久性が求められている。

【０００３】以下、図11及び図12を参照しながら、従来
の電子部品装着装置の一例について説明する。従来の電
子部品装着装置の全体図を示す図11において、36は回路
基板37を搬入・搬出し、部品装着時は回路基板を保持す
る基板搬送部、34は電子部品を収納し、かつ供給する部
品供給部、38は電子部品30を吸着し、かつ基板に装着す
るノズル、35はノズル38を任意の位置に位置決めするＸ
Ｙロボット、31は電子部品の吸着姿勢を撮像、計測する
部品認識カメラである。

【０００４】図12は、ノズル38及び部品認識カメラ31を
詳細に示したものであり、ノズル38は、その先端で電子
部品30を吸着するノズル軸29と、その一部に固定された
背景板41と、その背景板41からノズル中間部40を介して
固定された発光源としてのＬＥＤ39とから構成され、Ｌ
ＥＤ39は背景板41の上面に光を照射する。部品認識カメ
ラ31はレンズ32及びＣＣＤ素子33で構成される。

【０００５】次に上記部品装着装置の動作について説明
する。ノズル38は、部品供給部34上で電子部品30を吸着
した後、部品認識カメラ31上に移動する。そこでノズル
38に設けたＬＥＤ39を点灯し、背景板41の上面を照明す
る。その照明により背景板41の下面が明るくなり、部品
認識カメラ31はノズル軸29に吸着された電子部品30のシ
ルエット像をレンズ32を介してＣＣＤ素子33で撮像す
る。このように、透過認識にて吸着姿勢を認識後、装着
すべき姿勢に補正し、回路基板37上に電子部品30を装着
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、電子部品の多様化に伴い、部品形状に対応してノ
ズルが自動交換される。また、透過認識では、認識され
る部品の背景を部品より明るくしてそのシルエット像を
見るため、部品の背景となる板を明るくするように、背
景板41のすぐ後に発光源であるＬＥＤ39を設置してい
た。小さな部品から大きな部品まであらゆる電子部品に
対応するため、背景板41はノズル軸29のすぐ際まで均一
な明るさでなければならない。そのためＬＥＤ39もノズ
ル軸29の際から背景板41の周辺付近まで均一に並べる必
要があった。

【０００７】またＬＥＤ39と背景板41間のノズル中間部
40は、ノズル軸29の径以下の大きさに抑えねばならず、
またノズル軸29だけを交換できるようにノズルとそれを
保持するノズルホルダ等を構成することは困難であるた
め、従来の電子部品装着装置では、透過認識ノズルや部
品を掴み取るメカグリッパーを含む汎用のノズルの交換
に対応するように、各ノズルの共通部分である背景板や
ＬＥＤ部分までを含むノズル全体を交換していた。

【０００８】また、ＬＥＤ39に給電するために、ＬＥＤ
39だけを、回転するノズル軸29から分離することや、交
換したノズルに対し給電インターフェイスとしてコンタ
クトピンを設けるなど複雑な構造を必要とする。このよ
うな複雑な構造のノズルではコストアップになり、重量
が増えることから高速上下運動に適していない点が問題
となっていた。また、ノズルの自動交換で生ずる衝撃が
ＬＥＤに対し著しく寿命と信頼性を劣化させる原因とな
っていた。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
多品種の電子部品の透過認識に対応でき、かつ、可動部
分であるノズルと照明手段とを切り離して、ＬＥＤの寿
命を延ばし、信頼性を向上するようにした透過認識照明
装置及びそれを用いた部品装着装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の透過認識照明装置は、ノズル軸の先端で電
子部品を吸着するノズルと、ノズル軸が中心部を垂直に
貫通するように設けられノズル軸先端側の面に反射面を
有する反射板と、部品認識カメラの周囲に配置され、電
子部品を吸着したノズルが部品認識カメラの上部に移動
したとき、反射面に対して照明光を斜め入射させる照明
手段とを備え、反射面は、斜め入射光をノズル軸に平行
な反射光にするための凹凸が形設されており、かつその
凹凸の表面は光を拡散するように粗面になっており、反
射面からの反射光をノズル軸の先端で吸着した電子部品
に照射し、そのシルエット像を部品認識カメラで撮像、
認識するようにしたものである。

【００１１】上記の構成によれば、可動部分であるノズ
ルと照明手段とが分離されているので、照明手段に対す
る給電インターフェイスが簡単になり、かつ照明手段が
固定されるので、機械的振動に弱いＬＥＤなどの発光素
子の寿命を延ばし、信頼性を向上することができる。ま
た、斜め入射する照明光を反射する反射板は、反射面の
凹凸と、光を均一に拡散する粗面とによってノズル軸と
平行で均一な反射光を作り、ノズルに吸着された部品の
明確なシルエット像を形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。 (実施の形態１)図１は、本発明の実施の形態１における
電子部品装着装置の全体構成を示したもので、２は回路
基板１を搬入・搬出し、部品装着時は回路基板を保持す
る基板搬送部、３は電子部品を納めたリール式の部品供
給部、４はトレイ収納方式の部品供給部、５は、電子部
品を吸着しかつ基板に装着するノズル８を搭載したヘッ
ド部６を任意の位置に位置決めするＸＹロボット、７は
電子部品の吸着姿勢を撮像、計測する部品認識カメラで
ある。

【００１３】図２は、電子部品のシルエット像を得る透
過認識照明装置部分の構成を示したもので、ノズル８
は、先端で電子部品10を吸着するノズル軸11と、ノズル
軸11が中心部を貫通するように設けられた反射板９とで
構成されている。また、部品認識カメラ７はレンズ15及
びＣＣＤ素子16からなり、その周囲には、照明手段12あ
るいは照明手段13とその照明光の光路を変える反射ミラ
ー14が固定的に配置されている。この照明手段13は、照
明手段12のように発した光を直接反射板９に照射するこ
とも可能であるが、省スペース化のため照明手段13から
発した光を反射ミラー14を介して照射することも可能で
ある。いずれの場合も、反射板９に向かう斜め照射の入
射角度は同一にする。

【００１４】図３は、ノズル８と照明手段12が発した光
の反射経路との関係を示したものである。線17は照明手
段12の光軸を表し、線18はノズル軸11に平行な線であ
り、かつ部品認識カメラ７の光軸と平行である。線17と
線18とがなす角度を２分した線に垂直な線を20とする
と、線17と線20のなす角度ａと線18と線20のなす角度ａ
は等しい。従って、反射板９の反射面19に線20と平行な
斜面を持つ凹凸を形成することにより、照明手段12の光
を部品認識カメラ７の光軸と平行な反射光とすることが
できる。

【００１５】本実施の形態１では、図４に示したよう
に、反射板９は略四角形をしており、反射面19には四角
形の互いに対向する一対の辺に平行で、上記のような線
20と平行な斜面を持つ多数のＶ溝からなる凹凸が形設さ
れている。図４で、細線が山部、太線が谷部である。そ
して、照明手段12としては、前記一対の辺に平行に一定
の長さを有する２つの光源が配置されている。また凹凸
の表面は、図５に示すように、光を拡散する極小の凹凸
からなる粗面になっている。

【００１６】照明手段12の光を均一に反射する反射面19
の凹凸のピッチと粗面の荒さは部品認識カメラ７の解像
度と反射面19からノズル軸先端までの距離Ｌにより変化
する。実施の形態１におけるノズルでは部品認識カメラ
７の解像度40ミクロン／ＰＩＸＥＬ、反射面から被写体
まで距離Ｌ＝15ミリの条件で、反射面の凹凸のピッチは
0.5ミリ、粗面の粗さは約10〜20ミクロンである。これ
は砂を吹き付けるショットブラストや放電加工等で形成
することができる。

【００１７】次に、上記部品装着装置の動作について、
図１，２及び図６，７を用いて説明する。ヘッド部６は
ＸＹロボット５により、リール式の部品供給部３または
トレイ式の部品供給部４で電子部品10を吸着した後、部
品認識カメラ７上に移動する。次いで照明手段12を点灯
し、反射面19にて反射されたノズル軸11に平行な反射光
がバックライトとなり、ノズル８に吸着されている電子
部品10に照射される。部品認識カメラ７では、そのシル
エット像をレンズ15を介してＣＣＤ素子16で撮像し、図
６に示したように認識画面21中の電子部品像22を得る。

【００１８】ここで撮像された画像は、背景が白に対し
て部品が黒のコントラストが高く、画像認識が容易であ
る。本実施の形態１における電子部品装着装置では、図
７に示すように電子部品10の輪郭24を抽出し、図中の認
識結果(▲印)23で示されるように実装の接合部分である
電子部品のリード部を認識し、その装着方向に位置補正
して回路基板に装着する。

【００１９】(実施の形態２)図８は、本発明の実施の形
態２における反射板の反射面25とその反射面に光を照射
する照明手段12の配置を示したものである。反射板は略
四角形をしており、反射面25に形設された凹凸は、四角
形の四辺にそれぞれ平行な多数のＶ溝の交差したものか
らなり、ピラミッド型の斜面で構成されている。なおこ
こでも、細線が山部、太線が谷部を表している。また、
照明手段12は、四角形の四辺に平行に配置され、一定の
長さを有する４つの光源から構成されている。

【００２０】実施の形態１では、斜面の構成上０°また
は180°以外は有効な反射面は期待できない。一般に電
子部品の実装ではこの90°単位の装着方向が使われてい
る。そこで本実施の形態２では、斜面を90°交差して設
けることにより０°，90°，180°，270°の各方向に対
応できる。

【００２１】(実施の形態３)図９は、本発明の実施の形
態３の反射面27とその反射面に光を照射する照明手段26
の構成を示したものである。ここでは、反射面に形設さ
れた凹凸は、多数の円錐形凸部あるいは逆円錐形凹部
(すり鉢状)からなっており、照明手段26は、反射板を取
り巻く円環状の光源からなっている。この凹凸の表面
は、粗面になっていることは勿論である。

【００２２】このような構成によれば、全ての方向から
反射面27に光が照射され、ノズル軸に平行な反射光とな
って電子部品を照らし、そのシルエット像が部品認識カ
メラで捉えられる。

【００２３】(実施の形態４)図10は、さらに本発明の実
施の形態４の反射面28とその反射面に光を照射する照明
手段26の構成を示したものである。反射面28には、ノズ
ル軸を中心にして同心円上に多数のＶ溝からなる凹凸が
配置されており、また照明手段26は反射板を取り巻く円
環状の光源からなっている。図10における反射面28の凹
凸は、細線が山部、太線が谷部を表わしている。また凹
凸の表面は、光を均一に拡散するように粗面になってい
る。

【００２４】本実施の形態４でも、全ての方向から反射
面28に光が照射され、ノズル軸に平行(従って、部品認
識カメラの光軸に平行)な反射光となって電子部品を照
らす。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可動部分であるノズルと照明手段とが分離され、照明手
段が部品認識カメラの周囲に固定的に配置されているの
で、照明手段に対する給電部分の構造が簡単になり、ま
た機械的振動に弱いＬＥＤなどの発光素子の寿命を延ば
し、信頼性を向上することができる。

【００２６】また、斜め入射する照明光を反射する反射
板は、反射面に形設した凹凸により、ノズル軸及び部品
認識カメラの光軸と平行な反射光を作り、また、反射板
はノズル軸のすぐ際まで構成でき、さらに、凹凸表面の
粗面により光を均一に拡散するので、反射板の全範囲に
わたって均一な反射光となる。従って、ノズルに吸着さ
れた各種電子部品の明確なシルエット像を形成すること
ができる。しかも反射板は剛体で構成されるので、ノズ
ルの自動交換に対しても信頼性が高い。

【００２７】そして、このような透過認識照明装置を使
用した部品装着装置では、ノズルに吸着した電子部品の
姿勢を透過認識で正しく認識し、部品対応能力が高く、
かつ部品実装速度の高速化を実現することができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における電子部品装着装
置の全体構成を示す図である。

【図２】実施の形態１における部品認識時のノズルと部
品認識カメラを示す図である。

【図３】実施の形態１におけるノズルと照明手段が発し
た光の反射経路との関係を示す図である。

【図４】実施の形態１における反射板の反射面と照明手
段の配置を示す図である。

【図５】実施の形態１における反射面の凹凸とその表面
の粗さを示す図である。

【図６】認識画面中の電子部品像を示す図である。

【図７】電子部品の認識の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態２における反射板の反射面
と照明手段の配置を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態３における反射板の反射面
と照明手段の配置を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態４における反射板の反射
面と照明手段の配置を示す図である。

【図１１】従来例の電子部品装着装置の全体構成を示す
図である。

【図１２】従来例の部品認識時のノズルと部品認識カメ
ラを示す図である。

【符号の説明】

１…回路基板、 ２…基板搬送部、 ３,４…部品供給
部、 ５…ＸＹロボット、 ６…ヘッド部、 ７…部品
認識カメラ、 ８…ノズル、 ９…反射板、 10…電子
部品、 11…ノズル軸、 12,13,26…照明手段、 14…
反射ミラー、 15…レンズ、 16…ＣＣＤ素子、 19,2
5,27,28…反射面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田邉 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル軸の先端で電子部品を吸着するノ
   ズルと、前記ノズル軸が中心部を垂直に貫通するように
   設けられノズル軸先端側の面に反射面を有する反射板
   と、部品認識カメラの周囲に配置され、電子部品を吸着
   した前記ノズルが前記部品認識カメラの上部に移動した
   とき、前記反射面に対して照明光を斜め入射させる照明
   手段とを備え、前記反射面は、斜め入射光を前記ノズル
   軸に平行な反射光にするための凹凸が形設されており、
   かつ前記凹凸の表面は光を拡散するように粗面になって
   おり、前記反射面からの反射光を前記ノズル軸の先端で
   吸着した電子部品に照射し、そのシルエット像を部品認
   識カメラで撮像、認識することを特徴とする透過認識照
   明装置。
2. 【請求項２】 反射板は略四角形をしており、反射面に
   形設された凹凸は、前記四角形の互いに対向する一対の
   辺に平行な多数のＶ溝からなり、かつ、照明手段は、前
   記一対の辺に平行に配置され一定の長さを有する２つの
   光源からなることを特徴とする請求項１記載の透過認識
   照明装置。
3. 【請求項３】 反射板は略四角形をしており、反射面に
   形設された凹凸は、前記四角形の四辺にそれぞれ平行な
   多数のＶ溝の交差したものからなり、かつ、照明手段
   は、前記四辺に平行に配置され一定の長さを有する４つ
   の光源からなることを特徴とする請求項１記載の透過認
   識照明装置。
4. 【請求項４】 反射板の反射面に形設された凹凸は、多
   数の円錐形凸部又は逆円錐形凹部からなり、かつ、照明
   手段は、前記反射板を取り巻く円環状の光源からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の透過認識照明装置。
5. 【請求項５】 反射板の反射面に形設された凹凸は、ノ
   ズル軸を中心にして同心円上に配置された多数のＶ溝か
   らなり、かつ、照明手段は、前記反射板を取り巻く円環
   状の光源からなることを特徴とする請求項１記載の透過
   認識照明装置。
6. 【請求項６】 回路基板を搬出・搬入する基板搬送部
   と、電子部品を供給する部品供給部と、電子部品を吸着
   しかつ上下昇降及び回転するノズルを有するヘッド部
   と、ヘッド部を任意の位置に位置決めする位置決め機構
   と、請求項１から５までのいずれか１項に記載の透過認
   識照明装置と、前記ノズルで吸着した電子部品のシルエ
   ット像を撮像する部品認識カメラとからなり、前記電子
   部品の吸着姿勢を読み取って位置補正し、回路基板に装
   着することを特徴とする部品装着装置。