JP2005010111A - 部品姿勢判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品姿勢を判別する対象部分以外の影響を極力低減させることにより、検出レベルのＳ／Ｎ比を高めることを可能とし、これによって搬送路上にある部品の姿勢判別において誤検出の防止や検出時間の短縮を図ることのできる部品姿勢判別装置を提供する。
【解決手段】本発明の部品姿勢判別装置は、外面の一部に光透過性の素材が露出した搬送路１Ｗ上の部品Ｐに光を照射する光照射手段１０と、部品Ｐから放出された光を検出する光検出手段２０とを有し、光検出手段の光検出レベルに基づいて部品の姿勢を判別し、光検出手段の光検出方向は、光照射手段の光照射方向の範囲の外側で光照射方向に対して非同軸状に、かつ、光照射手段の照射光が照射される部品の外面部分による正反射方向を含まない範囲に設定され、しかも、光検出方向の少なくとも一部が外面部分に臨む方向に設定されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品姿勢判別装置に係り、より詳しくは、振動式パーツフィーダなどの部品搬送装置において搬送される部品の姿勢を判別するための装置構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、振動式パーツフィーダなどの部品搬送装置或いは部品供給装置において、搬送されてくる部品の姿勢（例えば表裏）を判別するために部品姿勢判別装置が用いられる場合がある。この部品姿勢判別装置は、通常、光センサを用いて部品から放出される反射光や透過光を検出し、その光検出レベルによって部品の姿勢を判別する。ここで、反射光を検出する方法では、光照射部と光検出部とを同軸に配置した光学系を用いて、部品の表面に対して略直交する方向若しくは傾斜した方向を光照射軸及び光検出軸とする同軸反射方式が知られている。
【０００３】
上記の部品姿勢判別装置は、例えば、セラミックス基板などを用いたチップ部品に用いられる。ここで、部品がチップ抵抗であるとき、その表面には抵抗層が露出し、裏面にはセラミックス基板面が露出しているとともに、いずれの面にも半田層で被覆された端子部が存在する。このようなチップ抵抗の表裏を判別する場合に正反射光を検出する方法（例えば、上記の同軸反射方式において光照射軸及び光検出軸を部品表面と直交する方向に設定した場合）には、抵抗面が露出した表面に光が照射されると抵抗層の反射率が高いことから検出レベルが高くなり、セラミックス基板面が露出した裏面に光が照射されるとセラミックスは半透明であるために反射光量が低下することから光検出レベルが低くなるため、これらの光検出レベルを所定の閾値と比較することによって部品の表裏が判別される（例えば、以下の特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記同軸反射方式でも、その光照射軸及び光検出軸を部品表面に対して斜めに設定すると、正反射光はほとんど検出されず、散乱光や光透過性素材の内部で反射される内部反射光を検出することになるので、上記とは逆に、チップ抵抗の表面に光が照射されると光検出レベルは低くなり、チップ抵抗の裏面に光が照射されると光検出レベルは高くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８３３３３号公報（特に図５参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の部品姿勢判別方法においては、姿勢による部品の反射率や透過率の変化量が充分でないと、判別のための閾値の調整作業が困難になるとともに、光検出レベルのＳ／Ｎ比（判別する姿勢間の光検出レベルの比、例えば、部品の表裏を判別する場合には、部品の検出面が表面であるときの検出値と裏面であるときの検出値の比）を確保することが難しくなり、誤検出が生じやすくなったり、誤検出を防止するために検出時間が長くなり部品の搬送速度を低下させる必要が生じたりするなどといった問題点があった。
【０００７】
例えば、上述の正反射光を検出して上記の抵抗チップの表裏判別を行う場合においては、抵抗面の艶、印刷文字、端子部の反射などによってＳ／Ｎ比を確保することが難しい。
【０００８】
特に、搬送路上において搬送されていく抵抗チップの姿勢を判別する場合には、抵抗チップの搬送途中において光照射スポットが必ず端子部に照射されるため、端子部において生ずる反射光を回避することは不可能であり、その結果、光検出側で検出タイミングを管理するなどの何らかの高度な処理が必要になる。
【０００９】
これに対して、同軸反射方式ではあっても光照射軸及び光検出軸を部品表面に対して斜め方向とするときには、正反射光を減らすことができるため、Ｓ／Ｎ比をやや高くすることができる。しかしながら、部品の外面に対して斜めに光が入射するために光照射密度が低下するとともに主として検出される散乱光や内部反射光の光強度が弱いことから検出光量が低下し、端子部の表面凹凸状態の変化によって光検出レベルが大きく変動するため、やはり誤検出を低減することは難しい。
【００１０】
特に、この場合には光検出軸が光照射軸とほぼ一致しているために、部品の端子部表面の微細な凹凸によって生ずる表面散乱光が検出されやすくなり、端子部の表面状態によって光検出レベルが大きく変動するという問題点がある。また、光検出軸が光照射軸とほぼ一致しているために、搬送過程においては部品の角部（通常は端子部の角部）において生ずる反射光（正反射光）の検出強度も大きくなることから、この角部の反射光が光検出レベルの判別を妨げる場合もある。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、部品姿勢を判別する対象部分以外の影響を極力低減させることにより、検出レベルのＳ／Ｎ比を高めることを可能とし、これによって搬送路上にある部品の姿勢判別において誤検出の防止や検出時間の短縮を図ることのできる部品姿勢判別装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の部品姿勢判別装置は、外面の一部に光透過性、すなわち透明若しくは半透明の素材が露出した搬送路上の部品に光を照射する光照射手段と、前記部品から放出された光を検出する光検出手段とを有し、該光検出手段の光検出レベルに基づいて部品の姿勢を判別する部品姿勢判別装置において、前記光検出手段の光検出方向は、前記光照射手段の光照射方向の範囲の外側で前記光照射方向に対して非同軸状に、かつ、前記光照射手段の照射光が照射される前記部品の外面部分による正反射方向を含まない範囲に設定され、前記光検出方向の少なくとも一部は前記外面部分に臨む方向に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、光検出手段の光検出方向が照射される部品の外面部分による正反射方向を含まない範囲に設定されていることから、光検出レベルにはその外面部分からの正反射光の強度が反映されず、光検出手段によって検出される光は、主として、部品の外面の一部に露出した光透過性の素材の内部に入射した光が散乱されて生ずる散乱光や素材内部の何らかの界面において反射された内部反射光となり、上記素材の露出した部分以外では上記の散乱光や内部反射光が生じないため、照射光が照射される外面部分に上記素材の露出部分が存在するか否かによって光検出レベルを大きく変動させることができ、これによって部品姿勢を判別することができる。特に、光検出手段の光検出方向は、光照射手段の光照射方向の範囲の外側で光照射方向に対して非同軸状に設定されていることから、部品の表面散乱光や角部の正反射光を検出しにくくなるため、Ｓ／Ｎ比を向上させ、迅速かつ高精度に部品姿勢を判別することが可能になる。また、上記従来の同軸反射方式とは異なり、光照射軸と光検出軸の位置関係や相対角度に自由度があることから、両軸の関係を最適化することによってＳ／Ｎ比を改善することができるという利点もある。
【００１４】
また、光検出方向の少なくとも一部は照射光が照射される部品の外面を臨む方向に設定されているため、上記光透過性の素材表面から放出される散乱光や内部反射光を確実に検出することができる。したがって、外面の一部に光透過性の素材が露出している部品であれば、その部品の構造に拘らず、上記素材が露出している部分が照明光の照射される外面部分に存在するか否かを判別することができる。ここで、部品に上記外面部分（例えば部品の上面部分）以外に光透過性の素材が露出している他の方向を向いた外面部分（例えば部品の側面部分）があるときには、当該他の方向を向いた外面部分にも臨むように光検出方向を設定することが望ましい。
【００１５】
本発明において、前記光照射手段の光照射軸（光照射手段の照射光学系の光軸）は、前記搬送路の搬送方向及び前記光照射軸を含む仮想平面上において前記外面部分に対して略直交していることが好ましい。これによれば、上記仮想平面上において光照射軸が照射光の照射される部品の外面部分に対して略直交していることにより、照射光の入射角が小さくなることから、部品に対する光照射密度を高めることができるとともに、光透過性の素材表面による表面反射量を低減し、当該素材の内部に対してより効率的に光を導入できるため、素材から放出される散乱光や内部反射光の強度を相対的に高めることが可能になり、より高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また、外面部分から放出される正反射光もまた上記仮想平面上において外面部分に対して略直交する方向に反射されることとなるため、光検出方向を搬送方向前後に傾斜した広い角度範囲内において適宜に設定することが可能になる。したがって、光検出方向をより高い次元で最適化することが可能になるため、Ｓ／Ｎ比の更なる向上を図り、誤検出をさらに低減することが可能になる。
【００１６】
本発明において、前記光照射手段の光照射軸は、前記搬送路の搬送方向及び前記光照射軸を含む仮想平面上において前記搬送方向に対して略直交していることが好ましい。これによれば、光照射軸が仮想平面上において搬送方向に対して略直交しているため、光照射スポットの位置や範囲を搬送路上により容易に設定することができる。また、光照射手段と光検出手段を搬送方向に配置する場合に光検出方向の設定の自由度が高くなり、両軸の配置関係をより高い次元で最適化することができる。さらに、光照射手段が検出対象である部品の直上位置にあるので、装置を搬送方向前後に見てよりコンパクトに構成できる。
【００１７】
ここで、前記外面部分が上記仮想平面上において搬送方向と略平行である場合には、上記２項の構成要件は同時に満たされる。上記２項において、前記光検出手段の光検出軸（光検出手段の検出光学系の光軸）は、前記搬送路上において搬送方向に沿って斜めに伸びるように設定されることが好ましい。これによって、装置構造を搬送路上においてコンパクトに構成できる。
【００１８】
本発明において、前記搬送路が実質的に搬送部材の２つの略平坦な表面部の交差部分により構成され、前記光照射手段の光照射軸及び前記光検出手段の光検出軸が前記２つの表面部のいずれに対しても傾斜する方向であることが好ましい。これによって、前記光照射手段及び光検出手段を搬送路に接近させて配置したときでも、両手段を２つの表面部のいずれにも干渉しないように配置することが可能になる。したがって、装置構造をコンパクトに構成できるとともに、搬送路の適宜の場所に後付することも可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る部品姿勢判別装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の部品姿勢判別装置の光照射手段及び光検出手段の概略構成を部品の搬送方向と直交する方向から見た様子として模式的に示す概略側面図、図２は、同概略構成を部品の搬送方向下流側から見た様子として模式的に示す概略正面図である。
【００２０】
本実施形態において、光照射手段１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子１１と、この発光素子１１から放出された光を搬送路１Ｗ上の部品Ｐに照射するためのレンズなどの照射光学系１２とを有する。発光素子１１と照射光学系１２との間には必要に応じて光ファイバーなどの適宜の導光手段が用いられる。また、光検出手段２０は、ＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子２１と、搬送路１Ｗ上の部品Ｐから発せられた光を集光する検出光学系２２とを有する。この検出光学系２２と受光素子２１との間には必要に応じて光ファイバーなどの適宜の導光手段が用いられる。
【００２１】
なお、本実施形態では、上記の照射光学系１２と検出光学系２２とを、連結部材５を介して接続固定し、この連結部材５を図示しない構造によって搬送路１Ｗに対して固定してある。このように照射光学系１２と検出光学系２２とを連結部材により直接に固定することによって、照射光学系１２の配置及び姿勢により定まる光軸である光照射軸１０Ａと、検出光学系２２の配置及び姿勢により定まる光軸である光検出軸２０Ａとの位置及び方向の関係が相互に高精度に保たれるようになっている。なお、本実施形態では、導光手段１３及び２３によって発光素子１１及び受光素子２１は両光学系から離間した位置に配置される。
【００２２】
照射光学系１２は、基本的に発光素子１１から放出された光を集光して部品Ｐの寸法と同程度の光照射スポット１０Ｓを形成するように構成されている。すなわち、照射光学系１２は、光照射軸１０Ａを中心として搬送路１Ｗに向けて次第に光束が絞られるように、光照射軸１０Ａの方向に対してやや傾斜した光照射方向の範囲を有している。本実施形態において部品Ｐの寸法（図示のように直方体形状の部品の場合には最も長い一辺の長さ、図示例では搬送方向の長さ）は０．１〜１０ｍｍ程度であり、照射光学系１２の光出射部の径は約２〜２０ｍｍ程度である。典型的には、部品Ｐの上記寸法が約０．４ｍｍ、光出射部の径が約４ｍｍ程度である。
【００２３】
検出光学系２２は、基本的に、その光導入部の径よりも広い搬送路１Ｗ上の領域から発せられる光を集光して上記受光素子２１に導くように構成されている。例えば、検出光学系２２の光導入部の外縁から約５〜１０度の角度、典型的には約８度で広がるように光検出方向の範囲が設定されている。これにより、光検出スポット２０Ｓ（検出光学系２２によって検出可能な搬送路１Ｗ上の領域）は搬送路１Ｗ上において上記光照射スポット１０Ｓよりもかなり広い範囲に設定されている。
【００２４】
本実施形態において、光照射軸１０Ａはほぼ垂直に設定されている。より具体的には、光照射軸１０Ａは、搬送路１Ｗの搬送方向と、光照射軸１０Ａとを含む仮想平面（図１の紙面に一致する。）上において、搬送路１Ｗの搬送方向と略直交するように構成されている。また、本実施形態では、上記仮想平面上において、搬送路１Ｗの搬送方向と、この上を搬送されていく部品Ｐの上面（この上面が照射光を受ける上述の「外面部分」である。）とが平行に設定されている。換言すれば、光照射軸１０Ａは、上記仮想平面上において部品Ｐの上面（外面部分）と略直交するように構成されている。
【００２５】
一方、光検出軸２０Ａもまた上記仮想平面上に配置されている。そして、上記仮想平面上において、光検出軸２０Ａは斜め上方に伸びるように設定されている。より具体的には、光照射軸１０Ａに対して約３０〜６０度の範囲内の角度、典型的には約４５度の角度を有している。光検出軸２０Ａを中心とする光検出方向の範囲は、光照射スポット１０Ｓを形成する光照射方向の範囲の外側にあるとともに、光照射軸１０Ａと同軸に構成されておらず、しかも、部品Ｐの上面を平面と仮定したとき、照射光がその上面によって正反射される正反射方向の範囲を含まない範囲に設定され、さらに、光検出方向の少なくとも一部が部品Ｐの上面を臨むように構成されている。特に、本実施形態では、光検出軸２０Ａが部品Ｐの上面を臨む角度（上面を斜め上方から臨む角度）に設定されている。
【００２６】
図２に示すように、搬送路１Ｗは、搬送部材１に設けられた２つの略平坦な表面部１ａ及び１ｂの交差部分によって構成されている。搬送部材１は、例えば、搬送装置が振動式パーツフィーダである場合には、図示しない振動発生機によって搬送路１Ｗの搬送方向に小さなストロークで往復振動するように構成される。ここで、表面部１ａと表面部１ｂとは相互に略直交しており、表面部１ａのほうが表面部１ｂよりも急傾斜となるように構成されている。本実施形態では、光照射軸１０Ａ及び光検出軸２０Ａは共に表面部１ａに対して約１０〜４０度、典型的には約２５度の角度を有している。この角度は、上記仮想平面と表面部１ａとの間の角度に等しい。本実施形態では、上記仮想平面が垂直面であるため、表面部１ａが上記角度だけ垂直面に対して傾斜していることになる。
【００２７】
本実施形態では、照射光学系１２の光照射スポット１０Ｓは略円形の断面形状を有し、その一部が半円状に部品Ｐの上面を照射し、残りが半円状に表面部１ａに照射される。ここで、部品Ｐの上面及び表面部１ａは光照射軸１０Ａに対して傾斜しているので、上記光照射スポット１０Ｓは部品Ｐの上面及び表面部１ａ上においてそれぞれ楕円状のスポット形状を有するものとなる。そして、検出光学系２２による光検出は、平面的に見ると、図２に示す矢印２０Ｆに示す方向から部品Ｐの近傍を見た態様で行われる。
【００２８】
図３及び図４は、部品Ｐの表裏構造を示す拡大斜視図である。部品Ｐにおいては、透明若しくは半透明の素材、すなわち光透過性を有する素材としてのセラミックス基板ＣＳの両端部上にそれぞれ金属製の端子部ＥＬが形成されている。端子部ＥＬは、例えばＡｌやＣｕなどの金属層の表面が半田層で被覆されたものである。また、セラミックス基板ＣＳの表面（図３の下面、図４の上面）には、カーボン層などの光透過性を有しない表面層（抵抗層）ＲＬが形成されている。さらに、セラミックス基板ＣＳの裏面（図３の上面、図４の下面）と、左右の側面ＣＳＳはそれぞれ露出した状態となっている。
【００２９】
図３は、搬送路１Ｗ上において部品Ｐが裏面を上面とした姿勢で搬送されている様子を示すものである。この場合には、セラミックス基板ＣＳが上面及び側面に露出しているため、照射光Ｐの一部はセラミックス基板ＣＳに入射し、そのさらに一部はセラミックス基板ＣＳの裏面（上面）で正反射されるが、検出光学系２２の光検出範囲は正反射範囲を外れるように構成されているため、その正反射光は検出されない。また、照射光Ｐの残りはセラミックス基板ＣＳの内部に進入して、基板内部において散乱されたり、反射されたりする。これによって生ずる散乱光や内部反射光は、セラミックス基板ＣＳの裏面から種々の方向に放出され、上述の検出光学系２２によって集光され、受光素子２１により検出される。
【００３０】
図４は、搬送路１Ｗ上において部品Ｐが表面を上面とした姿勢で搬送されている様子を示すものである。この場合には、表面層ＲＬが上面に露出しているため、照射光Ｐは表面層ＲＬにて正反射されるか、或いは、吸収される。その正反射光は上述のように光検出手段２０によって検出されないので、光検出手段２０では、表面層ＲＬや端子部ＥＬの表面における散乱光の一部のみが検出される。したがって、部品Ｐが図４に示す姿勢にあるときには、光検出手段２０による光検出レベルは、図３に示す姿勢にあるときと較べて大きく低下する。
【００３１】
本実施形態では、上述のように上記仮想平面上で見たときには、光照射軸１０Ａと、搬送方向或いは部品Ｐの上面とが略直交している。したがって、部品Ｐの上面による照射光の正反射方向を仮想平面上に投影したとき、その投影像は仮想平面上において搬送方向或いは部品Ｐの上面と略直交することになる。したがって、正反射光が搬送方向前後に広がることがないため、光検出軸２０Ａを搬送方向前後の広い角度範囲内において適宜に設定することが可能になり、その結果、高いＳ／Ｎ比が得られるように光検出軸２０Ａを高い次元で最適化することができる。
【００３２】
また、上記のように構成されていることにより、光照射方向が部品Ｐの上面に対して小さな入射角で入射することになるため、光透過性を有するセラミックス基板ＣＳの表面反射光が低減され、セラミックス基板ＣＳの内部に侵入する光の割合を増加させることができる。さらに、入射角が小さいことからその光照射スポット１０Ｓの広がりも小さいため、セラミックス基板ＣＳへの光照射密度も大きくすることができる。そして、これらの理由により、光検出手段２０によって検出される散乱光及び内部反射光の強度を高めることができる。
【００３３】
本実施形態では、光照射軸１０Ａは、上記仮想平面及び搬送方向と直交する第２の仮想平面上においては部品Ｐの上面に対して直交しておらず、すなわち、上面の法線Ｎと平行ではなく、やや傾斜している。したがって、部品上面による正反射光もまた、その傾斜角と等しい出射角で上面から斜めに出射することになる。しかしながら、その正反射光は上記第２の仮想平面と平行に出射し、搬送方向前後に斜めに出射することはないため、上述と同様に光検出軸２０Ａの設定の自由度を妨げることはない。
【００３４】
図５は、光照射手段１０による照射スポット１０Ｓを上方から見た様子を示す平面図である。部品Ｐの表裏判別を行う部分は、部品Ｐの上面のうち、セラミックス基板ＣＳ或いは表面層ＲＬの露出部分（上面中央の矩形部分）である。光照射スポットを図示点線のよう
に上記露出部分に限定することによって感度を高めることも考えられるが、本実施形態では、光検出方向の範囲が光照射方向の範囲の外側にあり、かつ、正反射範囲を含まないように設定してあるため、光照射スポット１０Ｓが端子部ＥＬにかかっても、高いＳ／Ｎ比で表裏を判別できる。
【００３５】
例えば、図示例のように、光照射スポット１０Ｓの直径を部品Ｐの上面（矩形）の長辺とほぼ同様の寸法とし、略円形断面を有する照射光束のうちの半円状の部分が部品Ｐの上面に照射されるように設定する。これによって、上記露出部分のうちの大部分（斜線を施してある部分）に光を照射することができるため、これによって生ずる散乱光や内部反射光の強度も大きくなり、光検出の感度を高めることができる。図示例では、点線で示す光照射面積の約１．２倍程度の光照射面積を確保できる。
【００３６】
また、本実施形態では、光照射スポット１０Ｓのうち部品Ｐに照射される部分以外の残部が急傾斜の表面部１ａに照射されるように構成されている。ここで、表面部１ａが４０度を越える急傾斜に構成されているため、これによって、表面部１ａで反射された光の少なくとも一部が上記露出部分に入射する。このため、当該露出部分に照射される光量をさらに増大させることができ、その結果、光検出の感度がさらに向上する。
【００３７】
以上説明した実施形態において、部品Ｐの搬送方向の長さを０．４ｍｍ、端子部ＥＬの搬送方向の長さをそれぞれ０．１ｍｍ、露出部分の搬送方向の長さを０．２ｍｍ、部品Ｐの幅を０．２ｍｍとし、光照射スポット１０Ｓの直径を０．４ｍｍ、として、光検出レベルを部品Ｐの表裏状態においてそれぞれ測定した。その結果、光検出レベルは、部品Ｐの上面が表面である場合において、光照射スポット１０Ｓの中心が露出部分の中心にあるときに７９、前後に続けて搬送されてくる２つの部品の端子部同士が接触した状態で光照射スポット１０Ｓの中心が隣接する２つの部品の端子部接触位置にあるときには８８、光照射スポット１０Ｓの中心が孤立した部品Ｐの端子部ＥＬの角部にあるときには１１２であった。一方、部品Ｐの上面が裏面である場合においては、光照射スポットの中心が上記のいずれにあるときでも、光検出レベルは２３１〜２５４の範囲内にあった。したがって、本実施形態では、Ｓ／Ｎ比は常時２以上が確保されており、きわめて高い判別能力を有することがわかった。
【００３８】
図６は、光照射手段１０及び光検出手段２０の別の配置態様を示す搬送方向下流側から見た様子を示す正面図である。上記実施形態では、上記仮想平面上に光照射軸１０Ａ及び光検出軸２０Ａが配置されるように構成されていて、両軸はいずれも搬送路１Ｗの上方（上記仮想平面上）に配置されるようになっている。この場合には、図３に示すようにセラミックス基板ＣＳの露出した側面ＣＳＳは光検出軸２０Ａとほぼ平行な表面部分となるので、当該側面ＣＳＳから放出される散乱光や内部反射光は光検出手段２０によって検出されることはほとんどない。ところが、図３に示す状態では、セラミックス基板ＣＳの裏面（上面）に照射された光は内部で散乱されたり反射されたりして側面ＣＳＳからも外部へ放出される。一方、図４に示す状態では、照射光は表面層ＲＬによって遮断されるので、セラミックス基板ＣＳの側面ＣＳＳから放出される光はほとんど存在しない。したがって、側面部分ＣＳＳから放出される光をも検出できるように構成することにより、Ｓ／Ｎ比をさらに向上させることが可能である。
【００３９】
このため、図６に示す構成では、上記実施形態の検出光学系を光照射軸１０Ａの周りに回転させることにより、検出光学系２２′によって定まる光検出軸２０Ａ′の方向を平面的に図示の矢印２０Ｆから矢印２０Ｇに変え、側面ＣＳＳから放出される光も一部検出できるように構成した。すなわち、光検出軸２０Ａ′は上記のように部品Ｐの上面（上記の外面部分）に臨むように設定されているが、さらに、部品Ｐの側面にも臨むように構成するのである。ただし、このように側面ＣＳＳから放出される散乱光や内部反射光をも検出できるようにしても、光検出軸２０Ａ′はあくまでも部品Ｐの上面を斜め上方から臨むように設定される必要がある。例えば、光検出軸を部品Ｐの側面ＣＳＳに対して直交する方向に設定すると、部品Ｐの上面には臨まなくなり、部品Ｐの上面から放出される散乱光や内部反射光を検出することはできなくなってしまうため、却ってＳ／Ｎ比が低下してしまう。また、このようにすると、光照射スポット１０Ｓの外縁が部品Ｐの上面と側面との間の角部に当たるとき、この角部からの正反射光が光検出手段によって検出されてしまい、これによってＳ／Ｎ比が大きく悪化する可能性もある。
【００４０】
図７は、本実施形態の部品姿勢判別装置を用いて搬送路１Ｗ上の部品Ｐを選別する場合の搬送路１Ｗの構成を示す説明図である。ここで、搬送路１Ｗ上を搬送されてくる部品Ｐの表裏姿勢を判別し、部品Ｐの上面が裏面である場合には、搬送路１Ｗに臨むように構成されたエア吹付口１ｃからエアを吹き付けることによってその部品Ｐを搬送路１Ｗ上から排除するように構成してある。なお、このエア吹付口１ｃに限らず、アクチュエータその他の適宜の部品選別手段によって部品Ｐを選別するように構成してもよい。
【００４１】
なお、本実施形態においては、光照射手段１０を搬送路１Ｗの上流側に設置し、光検出手段２０を搬送路１Ｗの下流側に設置しているが、これとは逆に、光検出手段２０を上流側に、光照射手段１０を下流側に設置してもよい。いずれの場合でも、エア吹付口１ｃを光照射位置の搬送方向中心或いはそれよりもやや上流側に開口するように設けることが、判別結果によって排除されるべき部品に先行して搬送されていく部品を巻き込んで排除しないようにするために望ましい。
【００４２】
この構成においては、図８に示すように、シーケンサ、ＭＰＵ、ＰＣコントローラなどで構成できる制御部１００によって、光照射手段１０の発光素子１１のオンオフ制御や光量制御などを行い、また、光検出手段２０の受光素子２１の光検出レベルに基づいて部品姿勢を判別するように構成される。ここで、部品姿勢判別装置としては、制御部１００において、光検出レベルと、適宜に設定された閾値とを比較し、光検出レベルが閾値を越えていれば部品Ｐの上面が裏面であり、閾値以下であれば部品Ｐの上面が表面であると判定する。そして、部品姿勢が正規の姿勢でない場合、すなわち図３に示すように部品Ｐの上面が裏面である場合には、制御部１００は駆動回路１０１に制御信号を出力し、駆動回路１０１は制御信号に応じて部品選別手段（上記エア吹付口１ｃにエアを供給する電磁弁など）１０２を動作させ、搬送路上から部品Ｐを排除する。
【００４３】
以上のように構成することによって、部品Ｐの姿勢を高い精度で検出することができ、また、光検出レベルが高いＳ／Ｎ比を有するため、検出精度を高めるために検出時間を長く確保する必要もなくなり、迅速に部品姿勢を判別することが可能になることから、部品Ｐを高速に搬送したり、供給したりすることができるようになる。
【００４４】
本実施形態では、光検出方向の範囲は光照射方向の範囲の外側で光照射方向に対して非同軸状に設定されている。これは、部品Ｐの表面凹凸、特に反射率の高い端子部ＥＬの表面凹凸による表面散乱光の検出レベルを低減するとともに、部品Ｐの角部、特に反射率の高い端子部ＥＬの角部からの正反射光の検出レベルを低減することができるという利点がある。
【００４５】
例えば、光検出方向の範囲が光照射方向の範囲と一部重なっていたり、光照射方向の範囲と同軸に構成されていたりする場合などにおいては、部品Ｐの表面凹凸によって光照射方向の近傍に戻ってくる表面散乱光の強度が比較的大きいことから、部品Ｐの表面状態のばらつきによって光検出レベルが大きく変動することとなる。これは、部品姿勢を判別する際の誤判別の原因となる。ところが、光検出方向の範囲が光照射方向の範囲の外側に光照射方向に対して非同軸状に設定されている場合には、その光検出方向の範囲を適宜に設定することにより、表面凹凸によって生ずる表面散乱光の影響を相対的に低減することができる。
【００４６】
また、搬送中において部品Ｐの角部に照射光が照射されることによって正反射光が放出されるときでも、この正反射光のうち光照射方向に戻る光は比較的強く、しかも、部品が搬送されていく過程で継続的に発生することが多いが、光照射方向の範囲の外側の方向に反射される正反射光は比較的弱く、しかも部品の移動に伴って光強度分布が変化するので、光検出手段の光検出方向が光照射手段の光照射方向の範囲の外側に設定されていることにより、部品の角部における正反射による光検出状態への影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品姿勢判別装置の実施形態の概略構成側面図。
【図２】同実施形態の概略構成正面図。
【図３】同実施形態の検出対象である搬送路上の部品を示す拡大斜視図。
【図４】搬送路上の部品が図３に示すものとは表裏反対に配置されている場合を示す拡大斜視図。
【図５】光照射スポットを示す拡大部分平面図。
【図６】異なる構成例を示す概略構成正面図。
【図７】同実施形態を用いて部品選別を行う場合の搬送路の構成図。
【図８】部品選別を行う場合の装置の概略構成ブロック図。
【符号の説明】
１０…光照射手段、１０Ａ…光照射軸、１０Ｓ…光照射スポット、１１…発光素子、１２…照射光学系、１３，２３…導光手段、２０…光検出手段、２０Ａ…光検出軸、２０Ｓ…光検出領域、２１…受光素子、２２…検出光学系、１００…制御部、１０１…駆動回路、１０２…部品選別手段

Claims (5)

1. 外面の一部に光透過性の素材が露出した搬送路上の部品に光を照射する光照射手段と、前記部品から放出された光を検出する光検出手段とを有し、該光検出手段の光検出レベルに基づいて部品の姿勢を判別する部品姿勢判別装置において、
   前記光検出手段の光検出方向は、前記光照射手段の光照射方向の範囲の外側で前記光照射方向に対して非同軸状に、かつ、前記光照射手段の照射光が照射される前記部品の外面部分による正反射方向を含まない範囲に設定され、しかも、前記光検出方向の少なくとも一部が前記外面部分に臨む方向に設定されていることを特徴とする部品姿勢判別装置。
2. 前記光照射手段の光照射軸は、前記搬送路の搬送方向及び前記光照射軸を含む仮想平面上において前記外面部分に対して略直交していることを特徴とする請求項１に記載の部品姿勢判別装置。
3. 前記光照射手段の光照射軸は、前記搬送路の搬送方向及び前記光照射軸を含む仮想平面上において前記搬送方向に対して略直交していることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品姿勢判別装置。
4. 前記光検出手段の光検出軸は、前記搬送路の搬送方向に向けて斜めに伸びるように設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の部品姿勢判別装置。
5. 前記搬送路が実質的に搬送部材の２つの略平坦な表面部の交差部分により構成され、前記光照射手段の光照射軸及び前記光検出手段の光検出軸が前記２つの表面のいずれに対しても傾斜する方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の部品姿勢判別装置。

Images