JPH0878889A - 装着ヘッド及び部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大型化することなく照度を向上させることので
きる装着ヘッドを提供すること。 【構成】電子部品Ｅをノズル６２，６３で吸着した後搬
送し所定位置に搭載する装着ヘッド６０において、ノズ
ル６２，６３の一端側をその周方向から支持する照射部
（ノズル支持体）７１と、照射部７１のノズル６２，６
３に吸着される電子部品Ｅと対向する側の面に一端が設
けられ、ノズル６２，６３に吸着された電子部品Ｅに光
を照射するための複数の光ファイバケーブル７３とを備
えている。

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吸
着する装着ヘッド及びこの装着ヘッドを用いて基板に部
品を搭載する部品装着装置に関し、特に部品の姿勢認識
を高速に行うことができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子製品を製造する場合におい
て、複数個・複数種類の電子部品をプリント基板に装着
する工程を行う電子部品装着装置が用いられている。図
４の（ａ），（ｂ）はこのような電子部品装着装置の一
例を示すものである。すなわち、電子部品装着装置は図
４の（ａ）に示すように複数個の電子部品Ｅを図中Ａで
示す供給位置に順次送出する電子部品供給機構１０と、
プリント基板Ｐを保持するプリント基板保持機構２０
と、装着ヘッド３０と、部品認識部４０を備えている。

【０００３】装着ヘッド３０は図中上部がＸＹロボット
（不図示）に取り付けられており、図中矢印Ｘ及び紙面
に垂直な方向Ｙに駆動される。装着ヘッド３０は図４の
（ｂ）に示すように支持部３１と、この支持部３１先端
に設けられた吸着ノズル３２と、支持部３１周囲に設け
られた円板状の照明部３３を備えている。照明部３３に
は複数のランプ３４が設けられている。

【０００４】部品認識部４０は照明部３３からの光を後
述するラインセンサ４２に集束させるレンズ４１と、レ
ンズ４１により集束した光を検出する複数個の光センサ
が装着ヘッド３０の移動方向に対して垂直に並べられた
ラインセンサ４２と、このラインセンサ４２からの出力
に基づき電子部品Ｅの外形を求め、電子部品Ｅの姿勢・
位置を求める画像処理部４３と、この画像処理部４３で
求められた電子部品Ｅの姿勢・位置に基づいて装着ヘッ
ド３０の制御を行う制御部４４を備えている。

【０００５】このような電子部品装着装置にあっては次
のようにして電子部品Ｅをプリント基板Ｐへ装着してい
た。すなわち、図中二点鎖線Ｑで示すように電子部品供
給機構１０上の電子部品Ｅを吸着し、この電子部品Ｅを
吸着保持ししたまま部品認識部４０のレンズ４１上方を
所定の速度で通過し、プリント基板保持機構２０上に保
持されたプリント基板Ｐの所定位置に装着する。

【０００６】なお、電子部品供給機構１０から吸着ノズ
ル３２で電子部品Ｅを吸着する場合には、吸着ノズル３
２の先端が電子部品Ｅの中心上となるように装着ヘッド
３０の位置を制御するようにしている。このとき、電子
部品供給機構１０や装着ヘッド３０の工作精度が低い
と、電子部品Ｅの中心以外の部分が吸着ノズル３２に吸
着されたり、電子部品Ｅが吸着ノズル３２の軸方向に回
転したりする場合があった。このため、電子部品Ｅがプ
リント基板Ｐ上の所定の位置に正確に装着するために以
下のようにして補正を行っていた。すなわち、装着ヘッ
ド３０に保持された電子部品Ｅが部品認識部４０のレン
ズ４１上方を通過する際に、照明部３３からの光がレン
ズ４１を介してラインセンサ４２に入力するが、装着ヘ
ッド３０の吸着ノズル３２に保持された電子部品Ｅによ
って光が遮られた部分には光が入らないので、装着ヘッ
ド３０の移動速度と微少時間におけるラインセンサ４２
の入力値から電子部品Ｅの外形が求められる。そしてこ
の電子部品Ｅの外形と電子部品Ｅの真の形状とを比較す
ることにより装着ヘッド３０に吸着されている電子部品
Ｅの姿勢と装着ヘッド３０に対する位置が認識される。
認識された姿勢・位置に基づいて制御部４４により装着
ヘッド３０の回転・ＸＹ方向への移動により補正を行
い、電子部品Ｅをプリント基板Ｐ上の所定の位置に正確
に装着するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
着ヘッドを備えた電子部品装着装置にあっては次のよう
な問題があった。すなわち、姿勢・位置認識の精度を高
める等のために装着ヘッド３０に設けられた照明部３３
に用いられていたランプ３４やＬＥＤの照度を向上させ
ようとすると、装着ヘッド３０が大型になるという問題
があった。また、照度を向上させる場合には大電流が必
要となり、これに伴い装着ヘッドの温度が上昇する。こ
のため、支持部３１及び吸着ノズル３２が熱変形して装
着精度が低下したり、吸着ノズル３２に吸着された電子
部品に悪影響を与える虞があった。

【０００８】一方、装着ヘッド３０に保持された電子部
品Ｅの位置補正を行うために部品認識部４０のレンズ４
１上方を通過させる際に、ラインセンサ４２に所定の光
量を与えるためには例えば毎秒０．２ｍ程度のゆっくり
とした速度で移動させる必要があった。このため、電子
部品装着装置全体の動作速度の高速化が困難であり、稼
働効率を向上させることができなかった。

【０００９】そこで本発明は、大型化することなく照度
を向上させることのできる装着ヘッド及びこの装着ヘッ
ドを用いて部品の姿勢・位置認識を短時間で行うことが
でき、もって稼働効率を向上させることのできる部品装
着装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、部品をノズルで吸着した後
搬送し所定位置に搭載する装着ヘッドにおいて、前記ノ
ズルの一端側をその周方向から支持するノズル支持体
と、このノズル支持体のノズルに吸着される部品と対向
する側の面に一端が設けられ、上記ノズルに吸着された
部品に光を照射するための複数の光ファイバケーブルと
を備えるようにした。

【００１１】一方、部品を基板の所定位置に搭載する部
品装着装置において、前記部品を供給する部品供給機構
と、前記部品が搭載される基板を保持する基板保持機構
と、前記部品供給機構と前記基板保持機構との間に設け
られた撮像手段と、前記部品供給機構と前記基板保持機
構との間で移動自在に設けられた装着ヘッドと、この装
着ヘッドに設けられ前記部品を吸着保持する吸着ノズル
と、この吸着ノズルをその周方向から支持するノズル支
持体と、このノズル支持体の吸着される部品と対向する
側の面に一端が設けられ、前記ノズルに吸着された部品
に光を照射するための複数の光ファイバケーブルと、前
記複数の光ファイバケーブルの一端と前記吸着ノズルに
吸着された部品との間に配置され、上記複数の光ファイ
バケーブルからの光を均一化する手段と、前記撮像手段
の出力に基づいて前記部品の姿勢を認識する姿勢認識手
段と、この姿勢認識手段によって認識された前記部品の
姿勢に基づいて上記部品の姿勢を制御する制御手段とを
備えるようにした。

【００１２】また、前記撮像手段は、前記装着ヘッドの
移動方向に対して交差する方向に光センサが並べられた
ラインセンサであることが好ましい。さらに、前記光を
均一化する手段は、前記光ファイバケーブルの一端側に
配置されたレンズと、このレンズと前記吸着ノズルに吸
着された部品との間に設けられた半透明拡散板とを備え
ることが好ましい。

【００１３】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、部品をノズルで吸着した後搬送し所定位
置に搭載する装着ヘッドにおいて、ノズルの一端側をそ
の周方向から支持するノズル支持体と、ノズル支持体の
ノズルに吸着される部品と対向する側の面に一端が設け
られ、ノズルに吸着された部品に光を照射するための複
数の光ファイバケーブルを備えることにより、ノズルに
保持された部品の照明を行うようにした。このため、装
着ヘッドの大きさとは無関係に光源を設置することがで
きるので、装着ヘッドを小型にすることができるととも
に、光源を大型化して照度を上げても光源の発熱による
装着ヘッドの熱変形及びこの装着ヘッドに保持された部
品への悪影響を未然に防止することができる。

【００１４】一方、このような装着ヘッドを用いた部品
装着装置では、撮像手段に入る光量が増大させることが
できるため、部品の姿勢認識に要する時間を短縮するこ
とが可能となる。したがって、部品装着装置の稼働効率
を向上させることが可能となる。さらに光ファイバケー
ブルの一端から照射された光を均一化することにより、
撮像手段に入る光が平行となり、より精度の高い部品の
姿勢認識を行うことができ、高精度の部品装着が可能と
なる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る部品装着装置
としての電子部品装着装置の要部を示す側面図、図２は
装着ヘッドの側面図、図３は電子部品装着装置の全体を
示す斜視図である。これらの図において、図４と同一機
能部分には同一符号が付されている。

【００１６】図１中１０は部品としての電子部品Ｅを供
給する部品供給機構、２０は基板としてのプリント基板
Ｐを保持するプリント基板保持機構、４０は姿勢認識手
段としての部品認識部、５０はＸＹロボット、６０はＸ
Ｙロボット下部に取り付けられた装着ヘッドを示してい
る。

【００１７】電子部品供給機構１０は、電子部品Ｅが所
定間隔で貼着されたテ−プ１１と、このテープ１１を巻
回収納するリ−ル１２とを備えている。電子部品供給機
構１０はリ−ル１２からテ−プ１１を送出させ間欠的に
駆動することで、このテ−プ１１に貼着された電子部品
Ｅを図にＡで示す供給位置に順次供給する。なお、この
供給装置１０は、図３に示すように電子部品Ｅの種類毎
に複数個設けられ、互いに並列に設置されている。

【００１８】プリント基板保持機構２０は、プリント基
板供給部（不図示）からプリント基板Ｐを搬送し、供給
位置Ａに対向する位置に停止させるコンベア２１が設け
られている。プリント基板Ｐの幅方向両端部は、このコ
ンベア２１に保持され、図１において紙面に垂直なＹ方
向に搬送されるようになっている。

【００１９】部品認識部４０は、後述する照明部７１か
らの光を後述するラインセンサ４２に集束させるレンズ
４１と、レンズ４１により集束した光を検出する複数個
の光センサが後述する装着ヘッド６０の移動方向に対し
て垂直に並べられた撮像手段としてのラインセンサ４２
と、このラインセンサ４２からの出力に基づき電子部品
Ｅの外形を求め、電子部品Ｅの姿勢・位置を求める画像
処理部４３と、画像処理部４３で求められた電子部品Ｅ
の姿勢・位置に基づいて装着ヘッド６０の制御を行う制
御手段としての制御部４４を備えている。

【００２０】ＸＹロボット５０は、Ｙ駆動機構５１およ
びこのＹ駆動機構５１によってＹ方向移動自在に保持さ
れたＸ駆動機構５５とを備えている。Ｙ駆動機構５１
は、固定部５２を有し、この固定部５２には紙面に対し
て垂直なＹ方向に沿ってＹガイドレ−ル５２ａが設けら
れ、このＹガイドレ−ル５２ａにはＹスライダ５３がス
ライド自在に設けられている。このＹスライダ５３は、
図中５４で示すボ−ルねじによってＹ方向に位置決め駆
動されるようになっている。一方、Ｘ駆動機構５５は、
上記Ｙスライダ５３に取り付けられ、かつＸ方向に沿っ
て設けられたＸガイドレ−ル５６と、このＸガイドレ−
ル５６にスライド自在に設けられたＸスライダ５７とを
備えている。このＸスライダ５７は、上記Ｘガイドレ−
ル５６の一端に設けられたＸモ−タ５８によって駆動さ
れるボ−ルねじ（不図示）によってＸ方向にスライド駆
動されるようになっている。

【００２１】装着ヘッド６０は、図２に示すようにＸス
ライダ２４下部に固定されたヘッド本体６１と、このヘ
ッド本体６１に上下方向にスライド移動自在に取り付け
られたノズル基部６２と、このノズル基部６２先端に設
けられたノズル先端部６３と、このノズル先端部６３の
図中上部に所定間隔をもって配置され後述する照明部７
０を構成するレンズ７４と半透明拡散板７５を備えてい
る。また、装着ヘッド６０はノズル先端部６３に吸引力
を発生させる真空装置６４が接続されている。なお、ヘ
ッド本体６１内部にはノズル基部６２を図中矢印Ｖで示
す上下方向に駆動する上下駆動機構（不図示）と、ノズ
ル基部６２の中心軸を回転軸として図中矢印Ｒで示すよ
うに回転させる回動駆動機構（不図示）とが設けられて
いる。また、ノズル基部６２及びノズル先端部６３によ
りノズルが形成されている。

【００２２】照明部７０は装着ヘッド６０のヘッド本体
６１の図中下方に配置された筒状の照射部（ノズル支持
体）７１と、電子部品装着装置内部に設けられた光源部
７２と、照射部７１と光源部７２とを接続する光ファイ
バケーブル７３と、照射部７１下方のノズル基部６２に
設けられ照射部７１から照射された光をほぼ平行な光と
するレンズ７４と、このレンズ７４を透過した光を拡散
する半透明拡散板７５を備えている。このレンズ７４と
半透明拡散板７４は光を均一化する手段を構成してい
る。なお、光源部７２は図示しないが光量が可変できる
ランプと冷却ファンとを備えている。また、図中７３ａ
は光ファイバケーブル７３の一端に設けられた開口部を
示している。

【００２３】なお、図３中８０は床面上に配置されたベ
ース、８１，８２はベース８０上に設けられ、ＸＹロボ
ット５０を支持する支持枠を示している。このように構
成された電子部品装着装置では次のようにしてプリント
基板Ｐへ電子部品Ｅの装着が行われる。すなわち、電子
部品供給機構１０が作動してプリント基板Ｐ上に装着す
る電子部品Ｅを供給位置Ａに供給する。

【００２４】電子部品Ｅが供給位置Ａに供給されると、
Ｘ駆動機構５５およびＹ駆動機構５１が作動し、装着ヘ
ッド６０をＸＹ方向に移動させることでノズル先端部６
３の下端を供給位置Ａに供給された電子部品Ｅに対向さ
せる。次に装着ヘッド６０に設けられた上下駆動機構お
よび真空装置６４を作動させることによりノズル基部６
２を下降させると共に、ノズル先端部６３の下端に電子
部品Ｅを吸着保持する。

【００２５】電子部品Ｅを吸着保持した装着ヘッド６０
は、ノズル基部６２を上昇させ、二点鎖線Ｑに沿って上
記電子部品Ｅを例えば毎秒１ｍの速度でプリント基板保
持機構２０に向けて搬送する。このとき、部品認識部４
０上方を通過する。

【００２６】照射部７１から照射された光はレンズ４１
を介してラインセンサ４２に入力する。このとき、電子
部品Ｅに遮られた部分には光が入力しないので、装着ヘ
ッド６０の移動速度と微少時間におけるラインセンサ４
２の入力値を加算することにより、電子部品Ｅの外形が
求められる。そしてこの電子部品Ｅの外形と電子部品Ｅ
の真の形状とを比較することにより装着ヘッド６０に吸
着保持されている電子部品Ｅの姿勢と装着ヘッド６０に
対する位置が認識される。認識された姿勢・位置に基づ
いて回転補正量及びＸＹ方向への補正量が算出される。

【００２７】制御部４４の指令に基づいて装着ヘッド６
０によりノズル基部６２の回転を行うとともに、ＸＹロ
ボット５０によりＸＹ方向への移動により補正を行い、
電子部品Ｅをプリント基板Ｐの所定の装着部位に対向さ
せ、電子部品Ｅをプリント基板Ｐに正確に装着する。な
お、プリント基板Ｐ上に設けられた配線パターン上には
電子部品Ｅを保持するためのハンダペ−ストが予め供給
されている。

【００２８】上述したように本実施例によれば、光源か
ら光を光ファイバケーブルによって導入することができ
るので、照度を上げるために光源に大電流を流しても装
着ヘッドの温度は上昇せず、熱変形による装着精度の低
下や電子部品への悪影響を未然に防止することができ
る。また、照度を上げれば、ラインセンサへ入る光量が
増大するため、ラインセンサ上方を通過する装着ヘッド
の移動速度を早めることができる。このため、ＸＹロボ
ットの動作速度を高めることができ、電子部品装着装置
の稼働効率を高めることが可能となる。さらに、装着ヘ
ッドに光源を設ける必要がないので、装着ヘッドを小型
にすることも可能となる。

【００２９】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。すなわち上記実施例では、ＸＹロボ
ット方式のマウンタだけではなく、ロータリ方式のマウ
ンタにも使用できる。また、撮像手段としてラインセン
サを用いているが、エリアセンサを用いてもよい。この
ときはエリアセンサ上方で一時停止する必要があるが、
この停止時間を短縮することが可能となる。さらに、電
子部品以外の部品の装着装置として用いてもよい。この
ほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、装着ヘッドの大きさと
は無関係に光源を設置することができるので、装着ヘッ
ドを小型にすることができるとともに、光源を大型化し
て照度を上げても光源の発熱による装着ヘッドの熱変形
及びこの装着ヘッドに保持された部品への悪影響を未然
に防止することができる。

【００３１】一方、このような装着ヘッドを用いた部品
装着装置では、撮像手段に入る光量を増大させることが
できるため、部品の姿勢認識に要する時間を短縮するこ
とが可能となる。したがって、部品装着装置の稼働効率
を向上させることが可能となる。さらに光ファイバケー
ブルの一端から照射された光を均一化することにより、
撮像手段に入る光が平行となり、より精度の高い部品の
姿勢認識を行うことができ、高精度の部品装着が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電子部品装着装置の要
部を示す側面図。

【図２】同装置に組み込まれた装着ヘッドを一部切欠し
て示す側面図。

【図３】本発明の一実施例に係る電子部品装着装置全体
を示す斜視図。

【図４】従来の電子部品装着装置を示す図であって、
（ａ）は全体構成を示す概略図、（ｂ）は装着ヘッドの
断面図。

【符号の説明】

１０…部品供給機構 １１…テ−プ １２…リ−ル ２０…プリント基板保持機構 ２１…コンベア ４０…部品認識部 ４１…レンズ ４２…ラインセンサ ４３…画像処理部 ４４…制御部 ５０…ＸＹロボット ５１…Ｙ駆動機構 ５２…固定部 ５２ａ…Ｙガイド
レ−ル ５３…Ｙスライダ ５４…ボ−ルねじ ５５…Ｘ駆動機構 ５６…Ｘガイドレ
−ル ５７…Ｘスライダ ５８…Ｘモ−タ ６０…装着ヘッド ６１…ヘッド本体 ６２…ノズル基部 ６３…ノズル先端
部 ６４…真空装置 ７０…照明部 ７１…照射部 ７２…光源部 ７３…光ファイバ
ケーブル ７４…レンズ ７５…半透明拡散
板 ８０…ベース ８１，８２…支持
枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 敏文 三重県三重郡朝日町大字縄生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (72)発明者 平手 利昌 三重県三重郡朝日町大字縄生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品をノズルで吸着した後搬送し所定位置
   に搭載する装着ヘッドにおいて、 前記ノズルの一端側をその周方向から支持するノズル支
   持体と、 このノズル支持体のノズルに吸着される部品と対向する
   側の面に一端が設けられ、上記ノズルに吸着された部品
   に光を照射するための複数の光ファイバケーブルとを備
   えていることを特徴とする装着ヘッド。
2. 【請求項２】部品を基板の所定位置に搭載する部品装着
   装置において、 前記部品を供給する部品供給機構と、 前記部品が搭載される基板を保持する基板保持機構と、 前記部品供給機構と前記基板保持機構との間に設けられ
   た撮像手段と、 前記部品供給機構と前記基板保持機構との間で移動自在
   に設けられた装着ヘッドと、 この装着ヘッドに設けられ前記部品を吸着保持する吸着
   ノズルと、 この吸着ノズルをその周方向から支持するノズル支持体
   と、 このノズル支持体の吸着される部品と対向する側の面に
   一端が設けられ、前記ノズルに吸着された部品に光を照
   射するための複数の光ファイバケーブルと、 前記複数の光ファイバケーブルの一端と前記吸着ノズル
   に吸着された部品との間に配置され、上記複数の光ファ
   イバケーブルからの光を均一化する手段と、 前記撮像手段の出力に基づいて前記部品の姿勢を認識す
   る姿勢認識手段と、 この姿勢認識手段によって認識された前記部品の姿勢に
   基づいて上記部品の姿勢を制御する制御手段とを備えて
   いることを特徴とする部品装着装置。
3. 【請求項３】前記撮像手段は、前記装着ヘッドの移動方
   向に対して交差する方向に光センサが並べられたライン
   センサであることを特徴とする請求項２に記載の部品装
   着装置。
4. 【請求項４】前記光を均一化する手段は、前記光ファイ
   バケーブルの一端側に配置されたレンズと、 このレンズと前記吸着ノズルに吸着された部品との間に
   設けられた半透明拡散板とを備えていることを特徴とす
   る請求項２または３に記載の部品装着装置。