JPH0566040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、バキユームによる吸着や把持爪によ
る把持等によつて電子部品を保持する電子部品保
持装置における電子部品の保持位置の検出に関す
るものである。

従来の技術 上記のような電子部品保持装置は、電子部品を
プリント基板に自動的に装着する装置等において
広く使用されている。

そして、特開昭58−213496号公報には、この種
の電子部品保持装置によつて保持された電子部品
を撮像装置により撮像し、電子部品の保持位置が
正規の位置から外れている場合には電子部品を保
持している部品保持ヘツド自体を回転させたり、
電子部品を取り付けるべきプリント基板の位置を
補正したりすることによつて実質上その外れを解
消することが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記公報に記載されている装置
においては、撮像装置が電子部品からの反射光に
よつて電子部品を撮像するようにされているため
電子部品の表面の粗さや色の影響を受け易く、電
子部品の中には位置の検出が困難なものがあつ
た。特に、一つの撮像装置によつて多種類の電子
部品を撮像する場合には、すべての電子部品の位
置を正確に検出することが困難であるという問題
があつた。

問題点を解決するための手段 本発明はこの問題点を解決するために、吸着ヘ
ツド本体とそれから延び出して先端面において電
子部品をバキユームにより吸着する吸着管とを備
えた吸着ヘツドにより電子部品を吸着して保持す
る電子部品保持装置において、前記吸着ヘツド本
体の少なくとも前記吸着管の周りの部分を透明材
料で構成し、かつ、吸着管に吸着された電子部品
をその透明材料製の部分を通して照明する投光器
と、その投光器から投光されて透明材料製の部分
と電子部品の周囲とを通過した光による電子部品
の投影像を撮像する撮像装置とを設けたものであ
る。

上記投光器と撮像装置との最も単純な配置は互
に同軸的に対向する配置であるが、両者をこのよ
うに配置することは不可欠ではなく、投光器から
吸着ヘツドを透過して撮像装置に至る光の通過経
路中にプリズム等の反射手段を設けて光の向きを
変えることにより、投光器と撮像装置との配置を
周辺の状況に合わせて適宜変更することが可能で
ある。

また、特に望ましい態様においては、前記吸着
ヘツド本体を、筒部材に軸方向に距離を隔てて互
に平行に２枚の透明板を固定してその筒部材の内
側に実質的に気密な空間を形成し、かつ、筒部材
にその空間をバキユーム源に接続するための接続
通路を形成する一方、上記２枚の透明板の一方に
それを厚さ方向に貫通する貫通孔を形成して、そ
の貫通孔に吸着管を挿入して固定したものとする
ことができる。

作用および効果 本発明におけるように電子部品の投影像の位置
を検出することにより電子部品の保持位置を検出
する場合には、あらゆる種類の電子部品の位置を
正確に検出することができる。投影像は電子部品
の表面粗さや色の影響を受けることがないからで
ある。勿論、投影像による場合には電子部品の輪
郭に囲まれた内側の構造を知ることはできないの
であるが、電子部品の保持位置を検出するために
は輪郭が正確に検出し得れば十分であり、差支え
はないのである。

また、吸着ヘツド本体の少なくとも吸着管の周
りの部分を透明材料で構成すれば、その透明材料
製の部分を通して電子部品を照明することがで
き、電子部品の正確な位置検出が一層容易になる
とともに、何物にも妨げられることなく電子部品
の完全な投影像を得ることができる。しかも、本
発明は電子部品の投影像を撮像装置により直接撮
像するものであるため、装置の構造が簡単となる
とともに位置の検出精度を高めることが容易とな
る効果が得られる。

また、前述のようにプリズム等の反射手段を用
いて投光器から撮像装置に至る光の向きを変える
場合には、投光器と撮像装置との相対的な位置関
係を任意に変更することができ、設計の自由度が
向上する特有の効果が得られる。

また、吸着ヘツド本体を前述のように筒部材と
その筒部材に軸方向の距離を隔てて互に平行に固
定さた２枚の透明板とから成るものとし、その吸
着ヘツドの内側に形成される空間を筒部材に形成
した接続通路によつてバキユーム源に接続すると
ともに吸着管を透明板の一方に形成した貫通孔に
挿入して固定すれば、吸着管をバキユーム源に接
続するための通路の投影像が撮像装置により撮像
されることがない利点が得られる。すなわち、吸
着管をバキユーム源に接続する通路を透明体内部
に形成しても光はその通路をある程度透過するた
め一応目的を達することができるのであるが、透
明体を透過する光が通路の内周面で反射すること
を避けず、通路の投影像が撮像装置によつて撮像
されることを完全に防止することは困難なのであ
るが、上記のように筒部材と２枚の平行な透明板
とに囲まれた空間を通路として利用すればそのよ
うな不具合を完全に回避することできるのであ
る。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は電子部品をプリント基板に自動的に装
着する装着装置の主要部を示す正面断面図である
が、この装着装置は本体フレーム４０によつて垂
直な軸線のまわりに回転可能に保持された回転軸
５０を備えている。この回転軸５０の上端部には
回転板５２が固定され、この回転板５２の外周部
には等角度間隔で12個のカムフオロワ５４が取り
付けられており、これらカムフオロワ５４が水平
軸線まわりに回転するカム５６と係合するように
されている。これによりカム５６が１回転する毎
に回転板５２および回転軸５０が30度ずつ間欠的
に回転させられることとなる。

回転軸５０の下端部には間欠回転盤５８が固定
されており、この間欠回転盤５８に部品保持装置
たる吸着ヘツドユニツト６０が12組、等角度間隔
に取り付けられている。これら吸着ヘツドユニツ
ト６０はすべて第２図および第３図に示す構造を
有するものである。第２図から明らかなように、
間欠回転盤５８の外周部には２本ずつ対になつた
ロツド６２が垂直な姿勢でかつ軸方向に移動可能
に取り付けられており、それらの両端が連結部材
６３および６４により互に連結されている。上方
の連結部材６３にはカムフオロワ６５が取り付け
られ、このカムフオロワ６５が第１図に示されて
いるカム６６に係合させられている。カム６６は
本体フレーム４０に固定されており、外周面に水
平面に対して傾斜して形成された環状のカム溝６
７を備えているため、間欠回転盤５８の回転につ
れてロツド６２が昇降させられる。また、下方の
連結部材６４には軸部材６８によつてヘツド保持
体たるアーム６９が固定されており、このアーム
６９には部品保持ヘツドとしての吸着ヘツド７０
が取り付けられている。

各吸着ヘツド７０は、第３図に最も明瞭に示さ
れているように、金属製の筒部材８０の両端にガ
ラスまたは合成樹脂製の透明板８２，８４が固定
されて成るヘツド本体部８６を備えている。この
ヘツド本体部８６の内部には実質的に気密な空間
が形成されており、下方の透明板８４にこの空間
に連通する上下方向の貫通孔が形成され、この貫
通孔に吸着管８８が圧入されている。ヘツド本体
部８６は外筒９０に相対回転不能かつ軸方向に摺
動可能に嵌合されるとともに、常にはスプリング
９２によつてストツパ９４に当接する下降端位置
に保持される。外筒９０は前記アーム６９に上下
方向に形成された貫通孔に回転可能かつ軸方向に
摺動可能に嵌合されており、常にはスプリング９
６によりフランジ９８がアーム６９に当接する上
昇端位置に保たれ、また、外筒９０の上端には、
吸着ヘツド７０の中心線、すなわち吸着管８８の
中心線を中心とする内周摩擦面１００を備えた被
駆動回転体１０２が螺合により固定されており、
この被駆動回転体１０２と上記スプリング９６と
はカバー１０４により覆われている。

上記アーム６９には吸着ヘツド７０、詳細には
外筒９０およびヘツド本体部８６の回転を防止す
るブレーキ装置１１０が設けられている。ブレー
キ装置１１０は摩擦部材１１２、レバー１１４、
スプリング１１５等を備えている。レバー１１４
はアーム６９にピン１１６により中間部を回動可
能に取り付けられており、一方の端部に摩擦部材
１１２が固定され、他方の端部とアーム６９との
間にスプリング１１５が装着されている。摩擦部
材１１２はアーム６９に形成された貫通孔に嵌入
し、その先端部がスプリング１１５の付勢力によ
つて外筒９０の外周面に押し付けられ、吸着ヘツ
ド７０の回転を防止するようにされている。

前記吸着管８８は、ヘツド本体部８６内に形成
された空間、筒部材８０に形成された接続通路１
１７、外筒９０に形成された接続通路１１８、ア
ーム６９および軸部材６８に形成された通路１１
９および１２０を経て、前記間欠回転盤５８およ
び回転軸５０に形成された通路１２２および１２
４に連通させられ、さらに、継手１２６を経てポ
ート１２８において図示しないバキユーム装置に
接続されている。通路１２０と１２２との接続部
には切換弁１３０が設けられ、これが図示しない
弁操作装置によつて切り換えられることにより吸
着管８８がバキユーム装置と大気とに択一的に連
通させられるようになつている。

各吸着ヘツド７０は、間欠回転盤５８の間欠的
な回転に伴つて第４図に示すＡないしＬの１２の
位置で停止させられる。そして、位置Ａにおいて
図示しない部品供給装置から電子部品を受け取
り、それを位置Ｇにおいてプリント基板に装着す
る。位置Ａが部品受取位置、位置Ｇが部品装着位
置となつているのである。また、位置Ｃと位置Ｅ
とにはそれぞれ部品位置検出装置１４０とヘツド
回転装置１４２とが設けられて位置Ｃが部品位置
検出位置、位置Ｅが部品位置変更位置とされてい
る。さらに、位置Ｄにおいては、位置Ｃにおいて
検出された電子部品が予定のものと異なる形状の
ものであつた場合に切換弁１３０が切り換えられ
て誤つた電子部品が吸着ヘツド７０から解放され
るようになつている。部品位置検出装置１４０は
電子部品の輪郭を検出するものであるから電子部
品の位置のみならず種類も検出することができる
のである。

部品位置検出装置１４０は、第５図から明らか
なように、本体フレーム４０に固定の補助フレー
ム１４４に組み付けられた投光器１４６、プリズ
ム装置１４８および撮像装置１５０を備えてい
る。投光器１４６はブラケツト１５２によつて補
助フレーム１４４に固定され、部品位置検出位置
Ｃに停止した吸着ヘツド７０の真上に位置するよ
うにされている。投光器１４６から投光された光
は吸着ヘツド７０の透過した後、プリズム装置１
４８の２個のプリズム１５４によつて90度ずつ向
きを変えられ、撮像装置１５０に入光する。撮像
装置１５０はレンズ１５６を備え、このレンズ１
５６によつて図示しない固体撮像素子面上に結ば
れる電子部品Ｗの撮影像を二値化信号に変換する
ものである。撮像装置１５０はブラケツト１６０
によつて補助フレーム１４４に取り付けられてい
るが、ブラケツト１６０の高さが調節ねじ１６２
により調節されることによつて焦点距離の調節が
可能とされている。なお、１６４は撮像装置１５
０のパワーユニツトである。

前記ヘツド回転装置１４２は第３図に示されて
いる被駆動回転体１０２に摩擦係合してこれを回
転させる回転駆動体を備えている。回転駆動体は
機械的にあるいは流体圧力で半径方向外向きに拡
張させられる拡張部を有しており、この拡張部が
被駆動回転体１０２の内側へ嵌入した上で拡張さ
せられることにより摩擦係合し、駆動回転体の回
転に伴つて吸着ヘツド７０を吸着管８８の中心線
のまわりに回転させるようになつている。ただ
し、このヘツド回転装置１４２は本発明を理解す
る上で不可欠なものではないので詳細な説明は省
略する。

次に本電子部品装着装置全体の作動を説明す
る。第４図における位置Ａ（部品受取位置）に停
止した吸着ヘツド７０が部品供給装置から電子部
品Ｗを受け取つている間に、位置Ｃ（部品位置検
出位置）に停止した吸着ヘツド７０においては電
子部品Ｗの吸着ヘツド７０の中心線まわりの回転
姿勢を含む部品位置が検出され、位置Ｅ（部品位
置変更ヘツド）においてはヘツド回転装置１４２
によつて吸着ヘツド７０が回転させられ、電子部
品Ｗの吸着ヘツド中心線まわりの回転姿勢が変更
され、さらに、位置Ｇ（部品装着位置）において
はプリント基板への電子部品Ｗの装着が行われ
る。なお、位置Ｃにおいて検出された部品位置が
電子部品Ｗの中心線と吸着ヘツド７０の中心線と
のずれを含むものであつた場合には、その吸着ヘ
ツド７０が位置Ｇに停止させられる直前にプリン
ト基板の位置が上記中心線のずれを解消するのに
必要な量だけ基板位置決め装置によつて補正され
る。以上の各位置における作動はそれぞれ異なる
吸着ヘツド７０に対して同時に並行して行われる
のであるが、以下、１個の吸着ヘツド７０に着目
して各位置における作動を詳細に説明する。

位置Ａに吸着ヘツド７０が停止した状態におい
ては、部品供給装置の多数の部品供給ユニツトの
うち選ばれたものが吸着ヘツド７０の真下に位置
決めされるとともに、その部品供給ユニツトに保
持された電子部品保持テープからカバーテープが
剥がされて電子部品Ｗの取出しが可能な状態とな
つている。したがつて、第３図において、図示し
ないカム装置により駆動されるヘツド押下装置が
被駆動回転体１０２に当接してこれをスプリング
９６の付勢力に抗して押し下げれば、ヘツド本体
部８６および吸着管８８もそれに伴つて下降し、
吸着管８８の下端面が電子部品Ｗの上面に当接す
る。被駆動回転体１０２および外筒９０はそれ以
後も押し下げられるのであるが、ヘツド本体部８
６および吸着管８８はスプリング９２の圧縮によ
つて停止状態を保つことを許容される。この状態
においては吸着管８８はバキユーム装置に連通さ
せられているため電子部品Ｗが吸着管８８に吸着
され、次にヘツド押下装置の作用が解除されて吸
着ヘツド７０が上昇すれば電子部品Ｗもそれに伴
つて上昇し、装着装置による部品供給装置からの
電子部品Ｗの受取りが終了する。

このように電子部品Ｗを受け取つた吸着ヘツド
７０が位置Ｃに停止させられれば、吸着ヘツド７
０は第５図に示すように投光器１４６とプリズム
装置１４８との間に位置させられる。したがつ
て、投光器１４６から投光された光により撮像装
置１５０の固体撮像素子面に電子部品Ｗの投影像
が結ばれる。撮像装置１５０はこの投影像を二値
化信号に変換し、図示しない制御装置に出力す
る。制御装置はその二値化信号と制御装置自身の
メモリに予め記憶させられている正規の電子部品
Ｗの位置を示す二値化信号とを比較し、電子部品
Ｗの正規の位置に対する姿勢誤差Δθと中心位置
誤差ΔXおよびΔYとを演算する。

以上のように部品位置検出が行われた後、吸着
ヘツド７０が位置Ｅに停止すれば、その吸着ヘツ
ド７０はヘツド回転装置１４２の駆動回転体の真
下に位置することとなる。したがつて、この駆動
回転体が被駆動回転体１０２の内周摩擦面１００
に摩擦係合することが可能であり、駆動回転体が
サーボモータにより回転させられることによつて
吸着ヘツド７０が上記姿勢誤差Δθを解消するの
に必要な角度だけ回転させられることとなる。

以上のようにして姿勢誤差が除かれた後、吸着
ヘツド７０が位置Ｇに停止する時期には、プリン
ト基板位置決め装置によつてプリント基板が前記
中心位置誤差ΔX，ΔYだけ補正された位置に位
置決めされている。したがつて、図示しないヘツ
ド押下装置により吸着ヘツド７０が押し下げられ
れば、吸着管８８に保持された電子部品Ｗがプリ
ント基板の所定の位置に押し付けられ、接着等に
よつて固定される。その状態で切換弁１３０が切
り換えられて吸着管８８が大気に連通させられる
ことにより電子部品Ｗが吸着ヘツド７０から解放
され、その後、吸着ヘツド７０が上昇すれば電子
部品Ｗがプリント基板に対する装着が完了する。

以上の説明から明らかなように、本電子部品装
着装置においては、吸着ヘツド７０による電子部
品Ｗの受取、位置検出、位置変更（姿勢変更）お
よびプリント基板への装着が複数の位置において
同時に並行して行われるため、サイクルタイムが
短縮され、電子部品装着作業の能率が向上する。

また、吸着ヘツド７０は吸着管８８の中心線の
まわりが透明材料で構成されているため、投光器
１４６からの光を吸着ヘツド７０の中心線、すな
わち吸着管８８の中心線に平行な方向に透過させ
ることによつて、電子部品Ｗの、何物にも妨げら
れない完全な投影像を撮像装置１５０の固体撮像
素子面上に結ばせることができ、電子部品Ｗの位
置を正確に検出することができる。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通り例示であつて、これ以外にも本発
明は当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を
施した態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である部品保持装置
（吸着ヘツドユニツト）を備えた電子部品装着装
置の主要部を示す正面断面図である。第２図は第
１図における―断面図である。第３図は第１
図に示されている部品保持装置の正面断面図であ
る。第４図は上記部品保持装置の各々と部品位置
検出装置およびヘツド回転装置との相対位置関係
を示す説明図であり、第５図における―断面
図である。第５図は第３図の部品保持装置と共に
本発明の一実施例である部品位置検出装置付き電
子部品保持装置を構成する部品位置検出装置の正
面図である。 ５８：ヘツド保持体、６０：吸着ヘツドユニツ
ト（部品保持装置）、６２：ロツド、６３，６
４：連結部材、６８：軸部材、６９：アーム、７
０：吸着ヘツド、８０：筒部材、８２，８４：透
明板、８６：ヘツド本体部、８８；吸着管、９
０：外筒、１００：内周摩擦面、１０２：被駆動
回転体、１１０：ブレーキ装置、１４０：部品位
置検出装置、１４２：ヘツド回転装置、１４６：
投光器、１４８：プリズム装置、１５０：撮像装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着ヘツド本体とそれから延び出して先端面
   において電子部品をバキユームにより吸着する吸
   着管とを備えた吸着ヘツドにより電子部品を吸着
   して保持する電子部品保持装置において、 前記吸着ヘツド本体の少なくとも前記吸着管の
   周りの部分を透明材料で構成し、かつ、前記吸着
   管に吸着された電子部品をその透明材料製の部分
   を通して照明する投光器と、その投光器から投光
   されて透明材料製の部分と電子部品の周囲とを通
   過した光による電子部品の投影像を撮像する撮像
   装置とを設けたことを特徴とする部品保持位置検
   出装置付き電子部品保持装置。 ２ 前記投光器から前記撮像装置に至る前記光の
   通過経路上にその光の向きを変える反射手段が設
   けられ、投光器と撮像装置とが非同軸に配置され
   ている特許請求の範囲第１項記載の電子部品保持
   装置。 ３ 前記吸着ヘツド本体が、筒部材と、その筒部
   材に軸方向の距離を隔てて互に平行に固定されて
   その筒部材の内側に実質的に気密な空間を形成す
   る２枚の透明板と、その空間をバキユーム源に接
   続すべく前記筒部材に形成された接続通路と、前
   記２枚の透明板の一方にそれを厚さ方向に貫通し
   て形成された貫通孔とを含むものであり、その貫
   通孔に前記吸着管の基端部が挿入されて固定され
   ている特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   電子部品保持装置。