JPH054596U - 電子部品搭載作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品吸着状態の画像認識精度を低下させ
ずに吸着ノズルの曲りを防止でき、電子部品の種類やサ
イズに拘わらず、常に確実に電子部品を吸着すると共に
吸着状態を正確に画像認識し、電子部品を高い精度で安
定的に搭載する。 【構成】 吸着ノズル１０のノズル部１０ｂに光拡散材
料から成る光拡散部材１５を外挿固着する。光拡散部材
１５は、軸部１５ａの周囲に鍔部１５ｂを延設した略駒
型をなし、軸部１５ａでノズル部１０ｂ側面の略全面を
被覆してノズル部１０ｂの曲りを防止する補強材となる
様に装着する。光拡散部材１５の斜め上方に照明器１６
を設置し、光拡散部材１５を介してチップ部品Ｃpを照
射する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の技術分野】

この考案は、電子部品の取上げ（ピックアップ）と基板への載置（プレース） を繰り返しつつ電子部品の搭載を行なう搭載作業ヘッド装置に関するものである 。

【０００２】

【従来技術とその問題点】

従来、プリント基板上にＩＣ、抵抗、コンデンサ等の多数のチップ部品を自動 搭載する場合、チップ部品を着脱自在に吸着する吸着ノズルを備えた搭載作業ヘ ッドを用いる。チップ部品を搭載するときは、搭載作業ヘッドをピックアップ位 置とプレース位置との間で自在に走行させ、チップ部品のピックアップとプレー スを繰り返しながらチップ部品をプリント基板上に自動搭載する。この搭載動作 において、チップ部品をピックアップする際に、チップ部品に対する吸着ノズル の吸着位置がずれる場合がある。従来、その吸着位置のズレを補正する方法とし て、チャック爪による機械的方法が採用されていた。この方法は、吸着ノズル周 囲四方にチャック爪を配設し、この４個のチャック爪により電子部品を均等に把 持して吸着位置を補正するものであり、補正精度に難点がある。

【０００３】 そこで近年は、チップ部品の吸着位置を高精度で補正する為、画像認識による 光学的方法を採用する場合が多い。この方法は、吸着ノズルで部品を吸着した状 態をカメラで撮像し、その画像をコンピュータで演算処理して吸着位置のズレを 検出し、これに基づき搭載位置を補正するものである。

【０００４】 上述の画像認識による搭載位置補正方法を用いる場合、図５に示す様に、搭載 作業ヘッド５０の下部に照明器５１を設置する。照明器５１は、昇降する搭載軸 ５２の周囲に固設してあり、搭載軸５２先端部に装着した吸着ノズル５３により 吸着されたチップ部品Ｃpを、斜め上方の周囲から照明する。吸着ノズル５３の 下方には、チップ部品Ｃp の吸着状態を撮像するカメラ５４を配設してある。

【０００５】 チップ部品Ｃpの吸着状態を撮像する際は、搭載精度を上げる為、図示する様 にチップ部品Ｃpを実際にプリント基板Ｂ上にプレースする高さまで下降させて 撮像する。従って、照明器５１からの投射光が、吸着ノズル５３を搭載軸５２に 取り付ける為の着脱機構部Ｄ等にも照射される。その結果、着脱機構部Ｄ等も背 景となってチップ部品Ｃpと共に撮像される。チップ部品Ｃp以外の物体が撮像さ れると、画像処理においてチップ部品Ｃpの像と区別することが難しく、認識ミ スの原因となる。又、チップ部品Ｃpの高さによって、撮像時のチップ部品Ｃpの 照明器５１に対する位置が異なってくる。然るに、照明器５１は固設してある為 、チップ部品によっては、部品全体に光が均一に照射されず画像認識に支障を来 すことがある。

【０００６】 又、吸着ノズル５３のチップ部品Ｃpを吸着するノズル部５３ａは、通常、チ ップ部品Ｃpの背景とならない様に、先端がチップ部品Ｃpに隠れる程度の小径パ イプ形状に形成してある。従って、極小チップ部品吸着用の吸着ノズルの場合、 ノズル部５３ａの径が極めて小さくなる。この様な小径のノズル部５３ａは、チ ップ部品Ｃp等との当接による僅かな衝撃によっても簡単に曲ってしまう。吸着 ノズル５３のノズル部５３ａが曲ることにより、チップ部品Ｃpの吸着ミスが引 き起こされる。

【０００７】

【考案の目的】

この考案は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、電子部 品の種類やサイズに拘わらず、常に確実に電子部品を吸着すると共に吸着状態を 正確に画像認識し、電子部品を高い精度で安定的に搭載可能な電子部品搭載作業 装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【考案の要点】

この考案は、上述した目的を達成するために、電子部品を部品供給位置で取り 上げ、取上げ状態を画像認識させた後、基板上の所定位置に搭載する搭載作業装 置において、管状のノズル部を備え該ノズル部先端に電子部品を着脱自在に吸着 する吸着ノズルと、保持した電子部品に光を照射する照明手段と、前記照明手段 から投射された光を透過させると共に拡散させる光拡散材料から成る光拡散部材 とを有し、前記光拡散部材を少なくとも前記ノズル部側面の略全面に被着したこ とを要点とするものである。

【０００９】

【考案の実施例】

以下、この考案を図１乃至図４に示す実施例に基づいて具体的に説明する。◇ 図１はこの考案の一実施例としての搭載作業ヘッドＨを示す立面図で、図２はそ の先端部の部分断面図であり、チップ部品Ｃp を保持して搬送する状態を示して いる。図１において、ヘッド基台１が回転台２を回転自在に支持し、回転台２は 搭載軸３を一体に回転可能で且つ上下方向に摺動自在に支持している。回転台２ は、歯付きベルト４を介してヘッド回転用駆動モータ５に連結してある。搭載軸 ３は、ヘッド取付板６に沿って上下に摺動自在に設けてある移動台７に連結して ある。移動台７は、歯付きベルト８を介してヘッド昇降用駆動モータ９に連結し てある。

【００１０】 搭載軸３の下端には、吸着ノズル１０を着脱自在に装着する為の着脱機構Ｄを 設けてある。着脱機構Ｄでは、図２の断面図に示す様に、先細に形成した搭載軸 ３の先端部を挟んでその周囲４方には、２対のチャック爪１１，１１（片方の対 は不図示）を回動自在に均等配設してある。各チャック爪１１は、搭載軸３に固 設してあるリテーナ１２に、各々の一端を軸１３，１３を介して回動自在に支承 されている。そして、各チャック爪１１には、各一端をリテーナ１２に固着した 一対の板バネ１４，１４の各自由端を、外側から当接させてある。従って、各チ ャック爪１１は、各板バネ１４の弾発力により閉成方向に回動付勢されている。

【００１１】 吸着ノズル１０は、被保持部１０ａとノズル部１０ｂから成り、その中心軸に 沿って吸気孔１０ｃを貫通形成してある。被保持部１０ａの周面には、係合溝１ ０ｄを凹設してある。この係合溝１０ｄに上述したチャック爪１１，１１の各先 端が係合し、吸着ノズル１０を挾持している。

【００１２】 而して、吸着ノズル１０のノズル部１０ｂには、光を拡散透過させる光拡散部 材１５を被設してある。光拡散部材１５は、軸部１５ａの周囲に鍔部１５ｂを延 設した駒型をなしている。軸部１５ａには装着穴１５ｃを貫通形成してあり、こ の装着穴１５ｃをノズル部１０ａに外挿し、光拡散部材１５を吸着ノズル１０に 固着してある。この様に、細長いノズル部１０ａの側面の略全面を光拡散部材１ ５の軸部１５ａで被覆することにより、光拡散部材１５が補強材となり、搭載作 業中にノズル部１０ａ先端が基板等に当接した場合等のノズル部１０ａの曲りを 防止することができる。これにより、吸着ミスの発生が少なくなり、電子部品の 安定的な高精度搭載に大いに寄与する。光拡散部材１５の材料としては、半透明 の塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂或るいは磨りガラス等を好適に利用できる。本 例では、成形性の向上と搭載作業ヘッドの軽量化を図る為、塩化ビニル樹脂を採 用している。

【００１３】 搭載軸３先端の吸着ノズル１０とその着脱機構Ｄが昇降する経路の周囲には、 照明器１６を設置してある。照明器１６は、ステー１７によりヘッド基体１の下 面に取り付けてある。この照明器１６は、吸着ノズル１０によるチップ部品Ｃp の吸着状態を画像認識する際の撮像用照明器であり、チップ部品Ｃp に対し、上 述の光拡散部材１５を介して光を照射する。照明器１６から投射された光は、光 拡散部材１５を透過し出射する際に拡散され、この拡散光がチップ部品Ｃp に照 射される。

【００１４】 次に、上記搭載作業ヘッドＨによるチップ部品搭載動作について説明する。 先ず、搭載作業ヘッドＨは、チップ部品の供給位置へ移動し、搭載軸３と共に 吸着ノズル１０を下降させ、その先端でチップ部品Ｃpを吸着する。チップ部品 Ｃpの吸着を終えたら、図２に示す様に、吸着ノズル１０を上昇させて画像認識 位置へ移動する。

【００１５】 図３に示す様に、画像認識位置にはカメラ１７を設置してあり、このカメラ１ ７上方に搭載作業ヘッドＨを正確に位置決めする。次いで、吸着ノズル１０とチ ップ部品Ｃpを、実際にプリント基板Ｂ上にチップ部品Ｃpを搭載する際の高さま で下降させる。

【００１６】 以上の状態下で、照明器１６によりチップ部品Ｃpを照射し、チップ部品Ｃp吸 着状態の画像認識を開始する。破線イで示す様に、照明器１６から投射された光 が光拡散部材１５の鍔部１５ｂを透過すると共に拡散され、その拡散光がチップ 部品Ｃpを均一に照射する。然るに、例えば破線ロで示す様に、チップ部品Ｃpの 背景部に位置する着脱機構Ｄ等に照射された光は、光拡散部材１５が存在するか らカメラ１７に直接入射できず、光拡散部材１５を透過した後拡散する。従って 、着脱機構Ｄ等の光拡散部材１５より上側の物体の像は形成されず、チップ部品 Ｃpのみが撮像される。これにより、画像処理が容易となり、チップ部品Ｃpの吸 着位置のズレ具合を正確に検出することが可能となる。

【００１７】 又、図４の(ａ)，(ｂ)に示す様に、チップ部品Ｃpの形状が変わると、プリン ト基板Ｂに搭載するときと同一位置で撮像するという条件から、照明器１６に対 する部品吸着位置（吸着ノズル１０先端下降位置）Ｐpも変る。図４の(ａ)では 、チップ部品Ｃpの高さｈが低い為、部品吸着位置Ｐpと照明器１６の間隔が大き くなる。これに対し、図４の(ｂ)では、チップ部品Ｃpの高さｈが高い為、部品 吸着位置Ｐpと照明器１６との間隔が小さくなる。その結果、従来は、電子部品 の形状によっては吸着状態を正確に撮像できない場合も発生した。この考案の搭 載作業ヘッドＨでは、光拡散部材１５を吸着ノズル１０に固着してある為、光拡 散部材１５と部品吸着位置Ｐp との距離は常に一定であり、且つ、光拡散部材１ ５を介した拡散光でチップ部品Ｃp全体を均一に照射し像形成を行なう。従って 、チップ部品Ｃpの形状に拘わらず、常に必要とするレベル以上の画質を確保す ることができ、正確な画像認識を実施することが可能となる。

【００１８】 更に、図４の（ｂ）に示す様に、チップ部品Ｃpの吸着面（上面）が小さい場 合、光拡散部材軸部１５ａがチップ部品Ｃpで完全に隠れない。この様な場合、 軸部１５ａを光拡散材料で形成していなければ、軸部１５ａがチップ部品Ｃpの 背景として撮像される。この考案では、軸部１５ａを含む光拡散部材１５全体を 光拡散材料で形成してあるから、小さいチップ部品Ｃpを撮像する際に光拡散部 材軸部１５ａが背景として撮像される不都合を回避することができる。

【００１９】 チップ部品Ｃp吸着状態の画像認識を終了したら、吸着ノズル１０を上昇させ 、搭載作業ヘッドＨをプリント基板Ｂ上に移動させる。この際、上述の画像認識 で得られたチップ部品Ｃpの吸着状態のズレ量に基づき搭載位置の補正を行ない 、搭載作業ヘッドＨをその補正した搭載位置に停止させる。次いで、吸着ノズル １０を下降させプリント基板Ｂ上の目的位置にチップ部品Ｃpをプレースする。

【００２０】 尚、この考案は、上記の特定の実施例に限定されるべきものでなく、この考案 の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。

【００２１】

【考案の効果】

以上、詳細に説明した様に、この考案の電子部品搭載作業装置によれば、電子 部品を着脱自在に吸着する吸着ノズルに光拡散材料から成る光拡散部材を装着し 、その光拡散部材を介して吸着電子部品を照射し吸着状態を画像認識するから、 電子部品のみが明確に撮像され、電子部品の吸着状態を正確に画像認識すること ができる。そして、上述の光拡散部材を吸着ノズルのノズル部側面の略全面に被 設するから、光拡散部材が補強材となってノズル部の曲がりを防止できる。これ により、ノズル部の曲りに起因する電子部品吸着ミスの発生を確実に防止できる 。この場合、吸着する電子部品が小さくても、ノズル部周囲の光拡散部材は背景 像とならないから、電子部品のみを明確に撮像できる。又、電子部品の形状が変 化しても、電子部品に対し一定位置に設けた光拡散手段を介した拡散光を均一に 照射し、常に必要レベル以上の画質を確保して電子部品の保持状態を正確に画像 認識することができる。よって、電子部品の形状に拘わらず、常に確実に電子部 品を吸着して吸着状態を正確に画像認識でき、安定的に高い精度で電子部品を搭 載することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例としての電子部品搭載作業
ヘッドを示す立面図である。

【図２】上記電子部品搭載作業ヘッドを示す拡大部分断
面図である。

【図３】上記電子部品搭載作業ヘッドの動作を示す拡大
立面図である。

【図４】異なる形状の電子部品のプレース状態を対比し
て示した説明図である。

【図５】従来の電子部品搭載作業ヘッドを示す立面図で
ある。

【符号の説明】

１ ヘッド基台 ３，５２ 搭載軸 １０，５３ 吸着ノズル １０ｂ，５３ａ ノズル部 １５ 光拡散部材 １５ａ 軸部 １５ｂ 鍔部 １６，５１ 照明器 Ｂ プリント基板 Ｃp チップ部品 Ｄ 着脱機構 Ｈ 搭載作業ヘッド Ｐp 部品吸着位置

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 電子部品を部品供給位置で取り上げ、取
   上げ状態を画像認識させた後、基板上の所定位置に搭載
   する搭載作業装置において、管状のノズル部を備え該ノ
   ズル部先端に電子部品を着脱自在に吸着する吸着ノズル
   と、保持した電子部品に光を照射する照明手段と、前記
   照明手段から投射された光を透過させると共に拡散させ
   る光拡散材料から成る光拡散部材とを有し、前記光拡散
   部材を少なくとも前記ノズル部側面の略全面に被着した
   ことを特徴とする電子部品搭載作業装置。