JP2000315895A - 部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着ノズルによって吸着された電子部品の画像
を下方から取込むための機構を省略するとともに、画像
認識手段が検査手段をも兼用するようにした部品装着装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】吸着ユニット２４の上板４１と下板４２と
をそれぞれ透明な材料から構成するとともに、吸着ユニ
ット２４の上方において光軸が吸着ノズル２５と一致す
るように配されている画像認識用カメラ３１によって、
上記透明な上板４１および下板４２を通して吸着ノズル
２５で吸着された電子部品２６の吸着姿勢を画像認識す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は部品装着装置に係
り、とくに位置決め手段の可動部に吸着手段を取付け、
該吸着手段によって部品を吸着して所定の位置に装着す
るようにした部品装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平２−１３２３０６号公報や
特開平２−２４３２３２号公報に開示されているよう
に、電子部品を回路基板上にマウントするための部品装
着装置が提案されている。このような部品装着装置は、
吸着ノズルの先端部によって部品を吸着保持し、Ｘ軸方
向とＹ軸方向との位置決めを行なった後にＺ軸方向に下
降させ、回路基板上の所定の位置に部品を装着するもの
である。このような部品の装着の際に、とくにノズルに
よって吸着された電子部品の姿勢を、下方から画像認識
用カメラを用いて確認するようにしており、吸着ノズル
に対する部品の吸着姿勢がずれている場合には、位置補
正を行なうようにしている。これによって回路基板上に
おける電子部品の装着位置の精度を高めるようにしてい
る。

【０００３】このような目的に供される部品装着装置の
構成は、例えば図５に示すようになっている。すなわち
Ｙ軸方向のレールに対して移動可能なＸ軸方向のレール
１上の可動子２にアーム３を取付けるようにし、このア
ーム３に対して上下方向に移動自在に吸着ユニット４を
取付けるようにし、この吸着ユニット４の先端の吸着ノ
ズル５によって電子部品６を吸着するようにしている。

【０００４】吸着ノズル５によって吸着保持された電子
部品は下方に配されている認識カメラ７によって画像認
識される。このときに吸着ノズル５によって吸着される
電子部品６の姿勢がずれている場合には、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向、あるいはθ方向の位置補正を行なうとともに、
位置補正を行なった後に回路基板８上に上記電子部品６
を装着するようにしている。

【０００５】図６は認識用カメラ７を下方ではなく吸着
ユニット４の斜め上方に配するようにした構成を示して
いる。すなわち可動子２に補助アーム１１を介して画像
認識用カメラ７を取付けるようにしており、下側に斜め
に対向するように配されている一対のミラー１２、１３
を用いて吸着ノズル５によって吸着された電子部品６の
画像を取込むようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように電子部品６
の装着を行なう装着装置において、電子部品６を吸着し
てその吸着姿勢を画像認識用カメラ７によって認識する
とともに、画像処理を行なって位置補正を行なうように
しており、これによって電子部品６を回路基板８上によ
り高精度に装着するようにしている。ところが図５およ
び図６に示すように、従来の画像を取込む方法は、電子
部品６の回路基板８に接する面、すなわち電子部品６の
下面を認識していた。

【０００７】このようなことから、吸着ノズル５の下方
に図５に示すように画像認識用カメラ７を配置するか、
あるいは図６に示すように一対のミラー１２、１３を配
し、画像を反射させて画像認識用カメラ７に取込む方法
が採られていた。

【０００８】このように吸着ノズル５によって吸着され
た電子部品５を下方から画像認識する方法は、吸着ノズ
ル５の下方に照明系と光学系の双方の機構を配置する必
要があるために、装置が複雑になる欠点がある。また吸
着ユニット４が移動して固定位置に配されているカメラ
７の上方に移動し、画像認識を行なうようにした方式を
採用する場合には、吸着された電子部品６をわざわざ固
定配置された画像認識用カメラ７の上部まで移動させる
必要があるために、動作に余分な時間を要する欠点があ
った。

【０００９】また回路基板８上に装着された後に電子部
品６の検査を行なう。このような検査は、装着の後に位
置認識を行なうことが物理的に不可能であって、装着動
作が終了した後に、吸着ユニット４を電子部品６の装着
位置の上方から退避させた後に、上記認識用カメラ７と
は別の検査用カメラを電子部品６の上方に移動させて認
識検査を行なうことになる。従ってより長い時間がかか
っていた。このような無駄な時間をなくすために、検査
用の別の装置を用いて回路基板８に装着された電子部品
６をまとめて認識して検査を行なうことが試みられてい
る。

【００１０】何れにしても従来の部品装着装置において
は、電子部品６の回路基板８と接する面を画像認識用カ
メラ７によって検査しており、これに対して検査装置の
カメラでは装着された部品の表面であって回路基板８と
接する面とは反対側の面を検査するようにしている。従
って装着装置と検査装置との間に画像の不一致が必然的
に内在し、必ずも十分な信頼性をあげることが難しいと
いう問題があった。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、吸着手段によって吸着された部品の認
識を行なうための機構を簡略化するとともに、吸着され
た部品の姿勢の認識と装着された部品の検査とを同時に
行なうことが可能な画像認識手段を備えた部品装着装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の一発明は、位置決
め手段の可動部に吸着手段を取付け、該吸着手段によっ
て部品を吸着して所定の位置に装着するようにした部品
装着装置において、前記吸着手段の少なくとも部品の輪
郭の上方の部位をほぼ透明な材料から構成し、前記吸着
手段の上方に配されている画像認識手段によって前記部
品を画像認識することを特徴とする部品装着装置に関す
るものである。

【００１３】ここで上板と下板とがともに透明な材料か
ら成る中空の筒体によって前記吸着手段が構成され、前
記下板の中心部に下方に突出して吸着ノズルが取付けら
れていてよい。また前記筒体の側面に吸引孔が形成さ
れ、該吸引孔によって内部が負圧に維持されてよい。ま
た吸着ノズルが不透明な材料から成り、しかもその外周
部が部品の輪郭の内側にあってよい。

【００１４】本願の別の発明は、位置決め手段の可動部
に吸着手段を取付け、該吸着手段によって部品を吸着し
て所定の位置に装着するようにした部品装着装置におい
て、前記吸着手段の少なくとも部品の輪郭の上方の部位
をほぼ透明な材料から構成し、しかも前記吸着手段の上
方に位置するように前記可動部に画像認識手段を取付
け、該画像認識手段によって前記吸着手段を通して上方
から前記部品を画像認識することを特徴とする部品装着
装置に関するものである。なおここで画像認識手段によ
って吸着手段による吸着姿勢の確認と装着された部品位
置の確認とを行なうようにしてよい。

【００１５】

【作用】上記一発明によれば、吸着手段によって吸着さ
れた部品がその上方に配されている画像認識手段によっ
て上記吸着手段のほぼ透明な材料から成る部分を通して
画像認識される。

【００１６】

【発明の実施の形態】従来の部品装着装置において、電
子部品の吸着姿勢を認識するためにこの電子部品の回路
基板に接する面の画像を取込んで認識を行なっていたの
に対し、本実施の形態は電子部品の装着のために透明な
部分をもつ吸着手段を使用するようにしており、その上
方に画像認識用カメラを配するようにしている。このよ
うな構成によって、電子部品の基板と接する面とは反対
側の面の画像を取込むことによって、機構の複雑さを解
決するものである。またこのような構成によって、画像
認識手段が装着後の検査手段をも兼用するようにしてい
る。

【００１７】より詳細に説明すれは、電子部品を装着す
る装着装置において、電子部品を吸着する吸着ユニット
の一部または全部を透明な材料から構成し、電子部品を
吸着ノズルによって吸着したときの姿勢をその上方に配
置した画像認識用カメラで直接認識する方式を採るよう
にしたものである。画像認識用カメラと電子部品との間
には実質的に透明な吸着ユニットしか存在しないため
に、簡単な機構によって電子部品の姿勢を認識すること
ができるばかりでなく、装着された後の回路基板上の電
子部品の装着状態をも認識できるようになる。従ってこ
のような装着装置は、検査機械としても使用できるよう
になり、とくに画像認識用カメラが装着された電子部品
の装着位置を検査する検査手段を構成することになる。

【００１８】本実施の形態によれば、吸着ノズルによっ
て吸着された電子部品の姿勢を画像認識するカメラを吸
着ユニットの真上に配置することが可能になり、これに
よって電子部品の画像を反射するためのミラーやそれを
移動させるための機構が不要になり、このためにメカニ
ズムが非常に簡潔になり、軽量化と低価格化とを容易に
達成できるようになる。また従来は電子部品の下面であ
って回路基板に接する部分を画像認識していたが、本実
施の形態の装置によれば、電子部品の上面を認識するこ
とになるために、検査工程と同じ部分を認識するため
に、検査の誤りが少なくなって検査の信頼性が高まるこ
とになる。

【００１９】またこのような装置によれば、回路基板上
に装着された電子部品の装着直後の状態が認識されるた
めに、従来のように別の検査システムを設ける必要がな
くなる。またこのときに部品の位置不良が発見されれ
ば、その後の装着動作を一時停止させて修正することが
可能になり、後工程の２次的な不良がなくなる。なおこ
こで後行程の２次的な不良とは、前工程の部品の装着位
置の精度が悪く、これによって後工程の部品の装着に悪
影響を及して精度がでないことを指す。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る部品装着装置
の全体の構成を示している。この装置はＸ−Ｙロボット
２０によってＸ軸方向およびＹ軸方向の位置決めを行な
うようにしており、図示を省略しているＹ軸方向レール
に対して移動可能なＸ軸方向レール２１に可動子２２が
取付けられている。この可動子２２がＸ−Ｙロボット２
０のＸ軸方向とＹ軸方向の出力端を構成している。

【００２１】このような可動子２２にはアーム２３が取
付けられるとともに、このアーム２３に吸着ユニット２
４が取付けられている。なおアーム２３はＺ軸方向のレ
ールを兼用しており、吸着ユニット２４はアーム２３に
沿って摺動可能に支持されている。そして吸着ユニット
２４の下端部には吸着ノズル２５が固着されるととも
に、この吸着ノズル２５の先端部で電子部品２６を吸着
保持するようにしている。

【００２２】上記可動子２２にはさらに補助アーム３０
が取付けられるとともに、この補助アーム３０によって
画像認識用カメラ３１が支持されている。なお補助アー
ム３０もＺ軸方向のレールを構成しており、認識用カメ
ラ３１は補助アーム３０によって上下方向に摺動可能に
なっている。そしてこの画像認識用カメラ３１の光軸が
上記吸着ユニット２４の軸線と一致するようになってい
る。

【００２３】ここで吸着ノズル２４は図２あるいは図３
に示す構成になっている。図２に示す構成は不透明な材
料から成る円筒あるいは４角筒状の筒体４０を備え、こ
の筒体４０の上板４１と下板４２とをともに透明板から
構成している。そして筒体４０の側面に吸引孔４３を形
成し、この吸引孔４３によって筒体４０の内部を真空吸
引するようにしている。

【００２４】下板４２の中央部には貫通孔が形成される
とともに、この貫通孔と連通するように下板４２の中心
部には円筒状をなす吸着ノズル２５が取付けられるよう
になっている。ここで図２に示すように吸着ノズル２５
は接着されてよく、あるいはまた図３に示すように底板
４２の段部に圧入されてよい。そしてこのような吸着ノ
ズル２５によって吸着された電子部品２６が位置決めさ
れた状態で回路基板３５（図１参照）上の所定の位置に
装着されるようになっている。

【００２５】このように本実施例に係る部品装着装置
は、Ｘ−Ｙロボット２０と、このＸ−Ｙロボット２０に
よって位置決めされる吸着ユニット２４と、その上方部
に配置されている画像認識用カメラ３１と、吸着ユニッ
ト２４および画像認識用カメラ３１をそれぞれ上下動さ
せるアーム２３、３０とから構成されている。

【００２６】このような装置の動作は次のようである。
すなわち部品供給部から供給される電子部品２６を吸着
ノズル２５によって吸着する。吸着された電子部品２６
は吸着ユニット２４の上昇に伴って上方に持上げられ、
所定の位置まで上昇された後に画像認識用カメラ３１の
上下動によってその焦点を合わせ、吸着ノズル２５に吸
着された電子部品２６の吸着姿勢を認識する。このとき
に電子部品２６は透明な吸着ユニット２４の上板４１お
よび下板４２を通して画像認識用カメラ３１に投影され
る。そしてこのような電子部品２６の吸着姿勢の位置情
報がフィードバックされ、位置補正を行なって回路基板
３５上の予め定められた位置の上方に電子部品が移動さ
れ、アーム２３に沿って吸着ユニット２４が下降し、回
路基板３５上の所定の位置に電子部品２６が配置され
る。

【００２７】この後に吸着ユニット２４の真空が切換え
られ、回路基板３５上の粘着力によって電子部品２６の
装着が行なわれる。そして吸着ノズル２５が電子部品２
６から離脱した後に、焦点が合わされた画像認識用カメ
ラ３１によって回路基板３５上の電子部品２６の装着の
確認が再度行なわれる。すなわちこの機構は、吸着ノズ
ル２５に吸着された電子部品２６の吸着姿勢の確認と、
回路基板３５に装着された後の電子部品２６の位置の確
認の両方を可能にするものである。

【００２８】具体的な吸着ユニット２４の構造は、図２
または図３に示される。吸着ユニット２４は筒体４０か
ら成るボディとその上下にそれぞれ圧入された透明な上
板４１と下板４２と、下板４２に接着あるいは圧入され
た吸着ノズル２５とによって構成される。

【００２９】このような吸着ユニット２４はその筒体４
０の内部が空洞になっており、この部分を吸引孔４３を
通して真空吸引するようにしている。すなわち真空圧を
吸引孔４３から供給するようにしている。装着される電
子部品２６は真空圧によって吸着ノズル２５に吸着され
る。電子部品２６を回路基板３５上に装着する場合に
は、真空圧から正圧に切換えるようにしており、これに
よって回路基板３５上に電子部品２６が装着されるよう
になる。

【００３０】吸着ユニット２４の先端側の吸着ノズル２
５の部分は不透明な金属あるいはプラスチックから構成
されており、穴があいた透明なガラスまたはプラスチッ
クの下板４２に図２に示すように接着するか、あるいは
図３に示すように圧入によって結合されている。

【００３１】吸着ノズル２５とこの吸着ノズル２５に吸
着された電子部品２６とを上方から画像認識用カメラ３
１によって撮像した画像が図４に示される。ここで吸着
ノズル２５の下側にある背景は画像認識用カメラ３１に
使用されるレンズの焦点から外れているために一様なぼ
けた背景画像になっており、吸着ノズル２５および電子
部品２６だけが鮮明に写出されることになる。なお装着
装置においては、電子部品２６の外形の輪郭を認識でき
ればよいので、吸着ノズル２５の不透明な部分は予め情
報としてもっておいて、その部分を認識に関係なくすれ
ば、電子部品２６の外形の認識を簡単にできるように考
慮されている。

【００３２】このような装置によれば、電子部品２６の
吸着ノズル２５による吸着姿勢を認識する画像認識用カ
メラ３１を吸着ノズル２５の真上に配置することができ
るために、電子部品２６を写出すためのミラーやそれを
動かすための機構が不要になり、これによって機械的な
構造が非常に簡潔になり、軽量化と低価格化とが達成さ
れる。また従来は電子部品２６の下面であって回路基板
３５に接する面を認識していたが、この実施例の装置は
電子部品２６の吸着ノズル２５によって吸着される上面
のとくに輪郭を認識することになるので、検査工程と同
様の部分の認識を行なうことになる。これによって検査
の誤りが少なくなる。

【００３３】またこの装置においては、回路基板３５に
装着された直後の電子部品２６の部品装着位置の認識を
画像認識用カメラ３１によって兼用して行なうことがで
きる。従って従来のような別の検査装置を設ける必要が
なくなる。そしてこのときに電子部品２６の装着位置の
不良が発見されれば、その後の装着動作を一時停止させ
て修正することが可能になり、ずれた状態で装着された
電子部品２６によって次に装着される電子部品２６の精
度に悪影響を及すことがなくなる。

【００３４】以上本発明を図示の実施例によって説明し
たが、本発明は上記実施例によって限定されることな
く、本発明の技術的思想に基いて各種の変更が可能であ
る。

【００３５】例えば上記実施例においては、吸着ユニッ
ト２４の上板４１と下板４２とをそれぞれ透明にすると
ともに、筒体４０と吸着ノズル２５とを不透明な材料か
ら構成しているが、筒体４０および吸着ノズル２５をも
透明な材料から構成してよい。

【００３６】また上記実施例においては、吸着ユニット
２４の上板４１と下板４２の部分をそれぞれ透明な材料
から構成しているが、必ずしも完全な透明である必要は
なく、電子部品２６の輪郭が分る程度の光の透過性をも
っていればよく、半透明な材料から構成してもよい。な
おこのときに筒体４０および吸着ノズル２５についても
同様である。

【００３７】

【発明の効果】本願の一発明は、位置決め手段の可動部
に吸着手段を取付け、該吸着手段によって部品を吸着し
て所定の位置に装着するようにした部品装着装置におい
て、吸着手段の少なくとも部品の輪郭の上方の部位をほ
ぼ透明な材料から構成し、吸着手段の上方に配されてい
る画像認識手段によって部品を画像認識するようにした
ものである。

【００３８】従ってこのような構成によれば、吸着手段
によって吸着された部品をその上方から画像認識手段に
よって画像認識することが可能になり、装置の機構を簡
略化および軽量化することが可能になる。また画像認識
手段によって装着後の部品の位置の検査をも行なうこと
が可能になる。

【００３９】本願の別の発明は、位置決め手段の可動部
に吸着手段を取付け、該吸着手段によって部品を吸着し
て所定の位置に装着するようにした部品装着装置におい
て、吸着手段の少なくとも部品の輪郭の上方の部位をほ
ぼ透明な材料から構成し、しかも吸着手段の上方に位置
するように可動部に画像認識手段を取付け、該画像認識
手段によって吸着手段を通して上方から部品を画像認識
するようにしたものである。

【００４０】従ってこのような装置によれば、上方に位
置するように取付けられている画像認識手段によって、
吸着手段のほぼ透明な材料から成る部分を通して部品の
輪郭を認識することが可能になる。従って下方から部品
の画像を取込むための機構が必要でなくなり、これによ
って装置を簡略化することが可能になるとともに、この
ような画像認識手段によって、装着された部品の位置の
検査をも行なうことが可能になり、吸着された部品の姿
勢を認識する画像認識手段が検査手段を兼用することに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品装着装置の正面図である。

【図２】吸着ユニットの縦断面図である。

【図３】別の吸着ユニットの縦断面図である。

【図４】画像認識用カメラによって認識された画像を示
す平面図である。

【図５】従来の装着装置の正面図である。

【図６】従来の別の装着装置の正面図である。

【符号の説明】

１‥‥Ｘ軸方向レール、２‥‥可動子、３‥‥アーム、
４‥‥吸着ユニット、５‥‥吸着ノズル、６‥‥電子部
品、７‥‥画像認識用カメラ、８‥‥回路基板、１１‥
‥補助アーム、１２、１３‥‥ミラー、２０‥‥ロボッ
ト、２１‥‥Ｘ軸方向レール、２２‥‥可動子、２３‥
‥アーム、２４‥‥吸着ユニット、２５‥‥吸着ノズ
ル、２６‥‥電子部品、３０‥‥補助アーム、３１‥‥
認識用カメラ、３５‥‥回路基板、４０‥‥筒体、４１
‥‥上板（透明板）、４２‥‥下板（透明板）、４３‥
‥吸引孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置決め手段の可動部に吸着手段を取付
   け、該吸着手段によって部品を吸着して所定の位置に装
   着するようにした部品装着装置において、 前記吸着手段の少なくとも部品の輪郭の上方の部位をほ
   ぼ透明な材料から構成し、 前記吸着手段の上方に配されている画像認識手段によっ
   て前記部品を画像認識することを特徴とする部品装着装
   置。
2. 【請求項２】上板と下板とがともに透明な材料から成る
   中空の筒体によって前記吸着手段が構成され、前記下板
   の中心部に下方に突出して吸着ノズルが取付けられてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
3. 【請求項３】前記筒体の側面に吸引孔が形成され、該吸
   引孔によって内部が負圧に維持され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】吸着ノズルが不透明な材料から成り、しか
   もその外周部が部品の輪郭の内側にあることを特徴とす
   る請求項２に記載の部品装着装置。
5. 【請求項５】位置決め手段の可動部に吸着手段を取付
   け、該吸着手段によって部品を吸着して所定の位置に装
   着するようにした部品装着装置において、 前記吸着手段の少なくとも部品の輪郭の上方の部位をほ
   ぼ透明な材料から構成し、 しかも前記吸着手段の上方に位置するように前記可動部
   に画像認識手段を取付け、該画像認識手段によって前記
   吸着手段を通して上方から前記部品を画像認識すること
   を特徴とする部品装着装置。
6. 【請求項６】画像認識手段によって吸着手段による吸着
   姿勢の確認と装着された部品位置の確認とを行なうこと
   を特徴とする請求項５に記載の部品装着装置。