JPH11330799A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の認識ユニットに設けられるミラー
を適正にクリーニングすることができる部品装着装置を
提供する。 【解決手段】 電子部品５０は移動ヘッド２０に搭載さ
れた吸着ノズル３０に保持され、配線基板６０に実装さ
れる。また、吸着ノズル３０に保持された電子部品５０
は、ＬＥＤ４４、ミラー４６、１２０、カメラ１１０に
より撮像され、保持状態の適否が認識される。また、ミ
ラー１２０の汚れは、撮像データより画像処理を経て認
識され、コントラストや塵の量に応じて、クリーニング
の必要性が判定される。そして、クリーニングが必要で
あると判定されると、エアーブローノズル１３０、電磁
弁１４０、及び高圧クリーンエアー源１５０によるクリ
ーニング装置が起動され、クリーンエアーによって自動
的にミラー面がクリーニングされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を吸着ノ
ズルによってピックアップし、その電子部品の姿勢をカ
メラにより認識するとともに、吸着ノズルを移動して電
子部品を配線基板上に実装する部品装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、部品収容カセットに配置され
た電子部品を移動ヘッドに搭載した吸着ノズルによって
ピックアップし、この電子部品を移動して、所定位置に
配置された配線基板上に実装するようにした部品装着装
置が提供されている。移動ヘッドは、Ｘ−Ｙロボットに
よって平面方向に移動自在に支持され、この移動ヘッド
に吸着ノズルが支持されている。そして、移動ヘッドに
設けた機構により、吸着ノズルは、Ｈ軸（高さ）方向に
移動制御されるとともに、Ｒ軸（回転）方向に移動制御
され、電子部品の装着位置および角度等を制御するよう
になっている。

【０００３】また、このような部品装着装置において、
吸着ノズルに対する電子部品の吸着位置等の誤差を認識
するため、電子部品の保持状態をＣＣＤ等による撮像カ
メラによって撮像し、その撮像情報を解析して電子部品
の位置を認識する部品認識ユニットが設けられている。
この部品認識ユニットは、電子部品を撮像するための照
明用の光源（発光ダイオード等）と、この光源から電子
部品を反射して得られた撮像光を撮像カメラに導くミラ
ーを撮像カメラの近傍に設けたものである。そして、撮
像カメラによって撮像した画像に基づいて、電子部品の
外周部に形成される電極等の形状を認識することによ
り、電子部品の位置（姿勢）を判定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の部品装着装置において、稼働中にミラーに塵芥が付
着し、徐々に画像処理に影響を与えるようになる。その
ため、定期的に装置を停止させて、作業者がミラーのク
リーニングを行う必要があった。そして、作業者がミラ
ーのクリーニングを行う場合、その熟練度によっては、
ミラーに傷を付けてしまうこともあり、また、クリーニ
ングの間隔も曖昧であった。また、過度のクリーニング
を行うと、装置の停止時間が増加し、稼働率が低下する
とともに、ミラーに与えるダメージも大きくなり、逆に
クリーニング不足は、画像処理エラーによる電子部品の
装着不良の発生率が大きくなってしまう。

【０００５】そこで本発明の目的は、電子部品の認識ユ
ニットに設けられるミラーを適正にクリーニングするこ
とができる部品装着装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、移動自在に配置される移動ヘッドに搭載され
た部品保持手段によって電子部品を保持するとともに、
前記移動ヘッドによって前記電子部品を所定位置に移送
し、所定位置に配置された配線基板の所定部位に前記電
子部品を装着する部品装着装置において、前記部品保持
手段による電子部品の保持状態を撮像する撮像手段と、
前記部品保持手段によって保持された電子部品を照明す
る光源と、前記光源から前記電子部品を経て得られた撮
像光を前記撮像手段に導くミラーと、前記ミラーをエア
ーブローによってクリーニングするクリーニング手段
と、前記クリーニング手段によるクリーニング動作を所
定条件に基づいて起動制御する制御手段とを有すること
を特徴とする。

【０００７】本発明の部品装着装置では、移動ヘッドに
搭載された部品保持手段によって電子部品を保持し、所
定の撮像位置で電子部品を撮像手段によって撮像する。
そして、その撮像データより電子部品の保持状態を認識
して適正な保持状態を確認した後、移動ヘッドの作動に
よって電子部品を所定の実装位置に移送し、所定位置に
配置された配線基板の所定部位に前記電子部品を装着す
る。また、前記撮像手段によって電子部品を撮像するた
めの照明用ミラーを所定条件に応じてクリーニング手段
により、エアーブローによってクリーニングすること
で、上述した撮像手段による画像処理エラーによる電子
部品の装着不良の発生を未然に防止する。

【０００８】なお、クリーニング手段を起動する所定条
件としては、ミラーにおける塵芥の付着の程度を認識
し、その認識結果に応じてクリーニング手段によるクリ
ーニング動作を起動する方法や、一定の時間間隔により
前記クリーニング手段によるクリーニング動作を起動す
る方法等を採用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による部品装着装置
の実施の形態について説明する。図１は、本発明による
部品装着装置の一例を示す斜視図であり、図２は、図１
に示す部品装着装置に設けられる移動ヘッドの構成を示
す拡大斜視図である。この部品装着装置は、図示しない
固定ベース上に設置されたＸ−Ｙロボット１０により移
動される移動ヘッド２０に負圧ないし真空圧の吸着ノズ
ル３０を搭載し、この吸着ノズル３０によって電子部品
５０を吸着保持し、これを図示しない搬送装置によって
所定位置に移送された配線基板６０の所定装着位置まで
搬送して、吸着を解除することにより、電子部品５０を
配線基板６０上に装着するものである。

【００１０】電子部品５０は、固定ベース上に載置され
た部品供給カセット５２内に種類別に整列された状態で
収容されており、吸着ノズル３０によって適宜選択され
てピックアップされるようになっている。配線基板６０
は、固定ベース上に通された搬送装置の搬送ベルトに保
持されて順次固定ベース上に搬送され、所定位置に位置
決め状態で配置されている。この配線基板６０の所定位
置には、例えば半田ペーストが塗布され、あるいはリー
ド挿着孔が形成されており、上述した吸着ノズル３０に
よって搬送されてきた電子部品５０を半田ペーストの粘
着力によって保持したり、あるいは電子部品５０のリー
ド電極をリード挿着孔に挿着することにより保持するよ
うになっている。

【００１１】一方、Ｘ−Ｙロボット１０は、固定ベース
上に設置されたＹ軸方向の一対の長手ガイド部材１２、
１４と、各長手ガイド部材１２、１４の間に設置された
Ｘ軸方向の長手ガイド部材１６とを有し、長手ガイド部
材１６上に移動自在に移動ヘッド２０を設置したもので
ある。そして、図示しない送り機構により、長手ガイド
部材１２、１４に沿って長手ガイド部材１６をＹ軸方向
に移送するとともに、長手ガイド部材１６に沿って移動
ヘッド２０をＸ軸方向に移送するように構成したもので
ある。

【００１２】また、移動ヘッド２０には、吸着ノズル３
０をＨ軸（高さ）方向に移動する機構８０が設けられて
いる。このＨ軸方向の移動機構８０は、例えば移動ヘッ
ド２０にＨ軸方向に配置した送りネジを、吸着ノズル３
０の支持ブロック部３２に設けたナットに係合させたも
のであり、送りネジを制御モータによって駆動すること
により、吸着ノズル３０をＨ軸方向に移動制御するもの
である。また、移動ヘッド２０には、吸着ノズル３０を
Ｈ軸の周回り方向（Ｒ軸方向）に回転させる機構９０が
設けられている。

【００１３】さらに、移動ヘッド２０には、吸着ノズル
３０に保持された電子部品５０を照明する光源ユニット
４０をＭ軸（光軸）方向に移動する機構１００が設けら
れている。光源ユニット４０は、図３に示すように、中
央に開口部４２Ａを有するホルダ基板４２上に、多数の
発光ダイオード（ＬＥＤ）４４を設けたものであり、こ
のホルダ基板４２の開口部４２Ａの反対側にミラー４６
を設けたものである。また、吸着ノズル３０の中途部に
は、背景板４８が設けられている。各発光ダイオード４
４からの光は、吸着ノズル３０に保持された電子部品５
０で反射し、撮像光として開口部４２Ａを通ってミラー
４６に導かれる。また、このミラー４６で反射した撮像
光は、撮像カメラ１１０側のミラー１２０に導かれ、こ
のミラー１２０で反射されて、撮像カメラ１１０に入射
する。また、Ｍ軸方向の移動機構１００は、撮像時に作
動し、光源ユニット４０を吸着ノズル３０の先端の撮像
位置に移動する。

【００１４】また、撮像カメラ１１０及びミラー１２０
は、移動ヘッド２０の所定位置に固定されており、電子
部品の位置を撮像して、所定の画像処理を施すことによ
り、例えば電子部品５０の外周部に形成される電極等の
形状を認識することにより、電子部品５０の吸着位置
（姿勢）を判定するものである。

【００１５】また、固定ベース上の移動ヘッド２０と干
渉しない位置には、ミラークリーニング用のエアーブロ
ーノズル１３０が設けられており、電磁弁１４０を介し
て高圧クリーンエアー源１５０に接続されている。高圧
クリーンエアー源１５０は、オイルミストを除去した高
圧クリーンエアーを出力するものであり、この高圧クリ
ーンエアーは、電磁弁１４０のオン／オフ制御に基づい
て、エアーブローノズル１３０に供給され、エアーブロ
ーノズル１３０よりミラー面に射出され、ミラー面のク
リーニングを行うものである。

【００１６】以上のような部品装着装置において、電子
部品５０の装着作業を行う場合、まず、電子部品５０
は、整列して配置されている電子部品カセット５２から
吸着ノズル３０によって吸着され、Ｈ軸移動機構８０に
よって上方に移動される。その後、Ｍ軸移動機構１００
によって光源ユニット４０が電子部品５０の下面に入り
込む。そして、発光ダイオード４４が点灯し、吸着ノズ
ル３０に吸着された電子部品の映像がミラー４６、１２
０を反射して撮像カメラ１１０に取り込まれる。そこ
で、この取り込まれた画像から画像処理によって電子部
品５０が吸着されている中心位置と角度が求められる。
Ｍ軸起動機構１００によって光源ユニット４０が吸着ノ
ズル３０の下から移動し、吸着ノズル３０が下降しても
干渉しない位置まで後退する。

【００１７】次に、電子部品５０は、Ｒ軸回転機構９０
によって所定の角度に回転され、その後、Ｘ−Ｙロボッ
ト１０によって配線基板６０上の所定位置に移送され、
さらにＨ軸移動機構８０によって下方に移動された後、
吸着ノズル３０の吸着が解除され、配線基板６０上の所
定位置に装着される。

【００１８】次に、このような部品装着装置におけるミ
ラー１２０のクリーニング動作について説明する。この
部品装着装置が稼働しているうちに、ミラー１２０には
空気中の塵１６０が付着する。ここで、撮像カメラ１１
０のピントは、ミラー１２０には合っていないため、こ
の塵１６０が、ある程度以下に小さいと、結像しないこ
とになるが、その場合でも、塵１６０の量が、ある程度
以上増えると、全体的にコントラストのない霧のかかっ
たような画像となり、電子部品の姿勢認識時の妨げとな
る。

【００１９】一方、塵１６０がある程度以上大きいと、
撮像カメラ１１０上で結像し、電子部品５０の姿勢認識
時に塵１６０を電子部品の一部であると判定してしま
い、認識エラーが発生する。そこで、この問題を解決す
るために、本例の部品装着装置では、エアーブローノズ
ル１３０、電磁弁１４０、および高圧クリーンエアー源
１５０を設け、ミラー１２０のクリーニングを行うよう
になっている。このクリーニング動作は、撮像カメラ１
１０によって得られる撮像データを認識することによ
り、ミラー面における塵１６０の付着状況を判定して行
うものである。

【００２０】図４は、撮像カメラ１１０の撮像データに
より、塵１６０の付着状況を判定するための方法を示す
説明図であり、図４（Ａ）はカメラにより撮像した画像
例を示し、図４（Ｂ）は撮像データに対するコントラス
トの測定例を示し、図４（Ｃ）は撮像データの画像処理
によるノイズの認識例を示している。初めに、初期状態
におけるミラー１２０での画像のコントラスト及び画像
処理時のノイズ部分の量（面積と個数）を計測する。コ
ントラストは、図４（Ｂ）に示すように、部品部分の輝
度レベルの平均値と背景部分（背景板４８の映像）の輝
度レベルの平均値の差とし、ノイズ部分は、図４（Ｃ）
に示すように、部品以外の一定の輝度レベル以上の部分
とする。そして、このコントラストとノイズ部分の量を
定期的に測定し、コントラストが一定値よりも下がった
とき、または、ノイズ部分の面積もしくは個数が一定値
を上回ったときに、ミラークリーニングが必要と判断す
る。

【００２１】図５は、塵１６０の付着によって、コント
ラストが低下し、ノイズ部分の面積や個数が増大した場
合を示す説明図であり、図５（Ａ）（Ｂ）は、初期状態
におけるコントラストとノイズ部分を示し、図５（Ｃ）
（Ｄ）は、部品実装作業が経過した後のコントラストと
ノイズ部分を示している。そして、ミラークリーニング
が必要と判断すると、部品装着装置では、移動ヘッド２
０のミラー１２０をエアーブローノズル１３０の前に移
動し、電磁弁１４０を一定時間オンして、クリーンエア
ーをミラー１２０に噴射してクリーニングを行う。これ
により、ミラー面の塵１６０を除去でき、誤差のない部
品認識を行うことが可能となる。

【００２２】なお、以上の例では、コントラストとノイ
ズ部分の量の両方に基づいて、ミラーのクリーニング動
作を行うようにしたが、いずれか一方だけを用いて、ミ
ラーのクリーニング動作を行うようにしてもよい。ま
た、以上の例では、ミラーのクリーニング動作の起動間
隔を撮像データの画像処理によって判定する例について
説明したが、一定時間間隔で定期的に管理するようにし
てもよいし、撮像カメラ１１０とは別の検出器を設け
て、ミラーの汚れを検出するようにしてもよい。また、
以上の例では、ミラー１２０をクリーニングする例につ
いて説明したが、例えばミラー４６をクリーニングする
ものであってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の部品装着装
置では、部品保持手段によって保持された電子部品の撮
像光を撮像手段に導くミラーを、エアーブローによって
クリーニングするクリーニング手段と、このクリーニン
グ手段によるクリーニング動作を所定条件に基づいて起
動制御する制御手段とを設けた。このため、ミラーに付
着する塵芥を適正に除去することができ、撮像手段によ
る電子部品の認識率を向上でき、誤認識による装着不良
に伴う歩留の低下を防ぐことができる効果がある。

【００２４】また、クリーニング動作を自動化すること
により、クリーニング動作のための装置の停止時間を最
小に抑えることが可能となり、装置の稼働率の低下を防
ぐことができる効果がある。また、人手によるクリーニ
ング作業によるミラーの損傷をなくすことができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による部品装着装置の一例を示す斜視図
である。

【図２】図１に示す部品装着装置に設けられる移動ヘッ
ドの構成を示す拡大斜視図である。

【図３】図１に示す部品装着装置に設けられる光源ユニ
ットの構成を示す拡大正面図である。

【図４】図１に示す部品装着装置において、撮像カメラ
の撮像データにより、塵の付着状況を判定するための方
法を示す説明図である。

【図５】図１に示す部品装着装置において、塵の付着に
よってコントラストが低下し、ノイズ部分の面積や個数
が増大した場合を示す説明図である。

【符号の説明】

１０……Ｘ−Ｙロボット、１２、１４、１６……長手ガ
イド部材、２０……移動ヘッド、３０……吸着ノズル、
４０……光源ユニット、４４……発光ダイオード、４
６、１２０……ミラー、５０……電子部品、５２……部
品供給カセット、６０……配線基板、８０……Ｈ軸移動
機構、９０……Ｒ軸回転機構、１００……Ｍ軸移動機
構、１１０……撮像カメラ、１３０……エアーブローノ
ズル、１４０……電磁弁、１５０……高圧クリーンエア
ー源、１６０……塵。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動自在に配置される移動ヘッドに搭載
   された部品保持手段によって電子部品を保持するととも
   に、前記移動ヘッドによって前記電子部品を所定位置に
   移送し、所定位置に配置された配線基板の所定部位に前
   記電子部品を装着する部品装着装置において、 前記部品保持手段による電子部品の保持状態を撮像する
   撮像手段と、 前記部品保持手段によって保持された電子部品を照明す
   る光源と、 前記光源から前記電子部品を経て得られた撮像光を前記
   撮像手段に導くミラーと、 前記ミラーをエアーブローによってクリーニングするク
   リーニング手段と、 前記クリーニング手段によるクリーニング動作を所定条
   件に基づいて起動制御する制御手段と、 を有することを特徴とする部品装着装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ミラーにおける塵
   芥の付着の程度を認識する認識手段を有し、前記認識手
   段の認識結果に応じて前記クリーニング手段によるクリ
   ーニング動作を起動することを特徴とする請求項１記載
   の部品装着装置。
3. 【請求項３】 前記認識手段は、前記撮像カメラの撮像
   データを認識することにより、前記ミラーにおける塵芥
   の付着の程度を認識することを特徴とする請求項２記載
   の部品装着装置。
4. 【請求項４】 前記認識手段は、前記撮像カメラの撮像
   データに含まれるノイズの状態を認識することを特徴と
   する請求項３記載の部品装着装置。
5. 【請求項５】 前記認識手段は、初期状態における撮像
   データに含まれるノイズの状態を認識するとともに、部
   品装着作業時における撮像データに含まれるノイズの状
   態を定期的に認識し、２つの認識結果を比較して塵芥の
   付着の程度を判定することを特徴とする請求項４記載の
   部品装着装置。
6. 【請求項６】 前記ノイズの状態とは、ノイズの大きさ
   及び個数により判断することを特徴とする請求項４記載
   の部品装着装置。
7. 【請求項７】 前記認識手段は、前記撮像カメラの撮像
   データのコントラストの低下を認識することを特徴とす
   る請求項３記載の部品装着装置。
8. 【請求項８】 前記認識手段は、初期状態における撮像
   データのコントラストを認識するとともに、部品装着動
   作時における撮像データにのコントラストを認識し、２
   つの認識結果を比較して塵芥の付着の程度を判定するこ
   とを特徴とする請求項７記載の部品装着装置。
9. 【請求項９】 前記認識手段は、前記ミラーにおける塵
   芥の付着を検出する検出器であることを特徴とする請求
   項２記載の部品装着装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、一定の時間間隔によ
    り前記クリーニング手段によるクリーニング動作を起動
    することを特徴とする請求項１記載の部品装着装置。
11. 【請求項１１】 前記部品保持手段は、吸着ノズルによ
    り電子部品を保持するものであることを特徴とする請求
    項１記載の部品装着装置。
12. 【請求項１２】 前記移動ヘッドは、固定ベース上に設
    置されたＸ−Ｙロボットによって平面方向に移動自在に
    支持されるとともに、前記部品保持手段を高さ方向、回
    転方向に移動自在に支持することを特徴とする請求項１
    記載の部品装着装置。
13. 【請求項１３】 前記移動ヘッドは、前記光源を前記部
    品保持手段により保持された電子部品の近傍に変位する
    移送機構を有することを特徴とする請求項１記載の部品
    装着装置。