JP3337924B2

JP3337924B2 - 実装機における部品吸着状態検出装置

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Publication number: JP3337924B2
Application number: JP30518296A
Authority: JP
Inventors: 泰明青島
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH09214198A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実装機においてノ
ズル部材に吸着されたチップ部品の状態を検出する部品
吸着状態検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノズル部材を有する部品装着用の
ヘッドユニットにより、テープフィーダー等の部品供給
部からＩＣ等の小片状のチップ部品を吸着して、位置決
めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の
所定位置に装着するようにした実装機が一般に知られて
いる。この種の実装機では、例えば、上記ヘッドユニッ
トが平面上でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされる
とともに、ノズル部材がＺ軸方向に移動可能かつ回転可
能とされ、各方向の駆動機構が設けられている。

【０００３】また、この種の実装機において、ノズル部
材に吸着されたチップ部品に光を照射してチップ部品の
投影を検出する光学的検知手段を設け、この光学的検知
手段による投影の検出に基づいて上記ノズル部材による
部品吸着状態を検出し、例えば部品吸着位置のずれや傾
きを検出し、それに応じて部品装着位置の補正等を行な
うようにした装置も一般に知られている。従来のこのよ
うな装置における光学的検知手段は、例えば、図１１、
図１２に示すように、平行光線の照射部５１及び受光部
５２をノズル部材２１が通過する空間を挾んで対向配置
し、ノズル部材２１に吸着された部品２０に対して上記
照射部５１から平行光線を照射し、受光部５２で当該部
品２０の投影幅を検出するようになっている。

【０００４】上記光学的検知手段５０の照射部５１は、
一般に、レーザー発生源５３において発生させた光を集
光レンズ５４、ミラー５５を介して平行光形成レンズ５
６に導き、ここで平行光線に変換し、ラインセンサ５２
ａを備えた受光部５２に向けて照射するようになってい
る。そして、この光学的検知手段５０を用いてノズル部
材２１に吸着された部品２０の位置ずれや傾きを検出す
る場合は、上記ノズル部材２１に吸着されたチップ部品
２０を上記照射部５１と受光部５２との間に位置させた
状態で、ノズル部材２１を回転させつつ、受光部５２上
での部品の投影（部品２０によって平行光線が遮られた
範囲）を測定し、部品投影幅が極小となるときのノズル
回転角、投影幅及び投影中心位置を検出し、それに基づ
いて部品吸着位置と部品中心位置とのずれに応じた位置
補正量や回転角補正量を求めるようになっている。

【０００５】この光学的検知手段５０を用いる場合の位
置ずれ検出の計算アルゴリズムは簡明であって、Ｘ，Ｙ
それぞれの辺の投影幅が極小となったときの影の両端位
置の中心が対象部品のＸ，Ｙの中心座標として求まり、
これとノズルの位置座標との差がＸ，Ｙ方向のずれ量と
なる。また、Ｘ，Ｙそれぞれの辺の投影幅が極小となっ
たときのノズルの回転角を検出し、この値から回転ずれ
がないときの角度の差をとることにより回転ずれを求め
ることができる。なお、上記光学的検知手段５０を用い
ると、上記投影幅の極小値によってＸ，Ｙの各辺の長さ
が求まるので、この値を部品データによる各辺の長さの
適正値と比較することで部品吸着不良の有無を調べるこ
ともできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
置では、上記光学的検知手段５０がチップ部品に平行光
線を照射してその投影幅を測定するようにしているた
め、上記照射部５１にはレーザー発生源５３、集光レン
ズ５４、ミラー５５及び平行光形成レンズ５６等を装備
する必要があり、とくに、投影測定のためチップ部品の
幅よりも広い範囲にわたって平行光線を照射すべく、平
行光形成レンズ５６等を比較的大きくする必要があり、
光学的検知手段が大型化するとともにコストが高くつく
という問題があった。

【０００７】そこで、平行光線をつくるための集光レン
ズ５４、ミラー５５、平行光形成レンズ５６等を省略
し、点状の光源からの拡散光をチップ部品に照射するよ
うに光学的検知手段を構成すれば、光学的検知手段の小
型化及びコストダウンが可能となる。

【０００８】しかし、平行光線ではなく点状の光源から
の拡散光を用いて位置ずれを検出しようとすると、上述
の平行光線による場合の計算アルゴリズムを使うことが
できず、また、部品吸着不良の有無を調べようとすると
きにも平行光線による場合の手法を適用することができ
ない。このため、拡散光による部品吸着状態の検出（位
置ずれの検出または部品吸着不良の検出）は従来におい
て実現されていなかった。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、光学的検知
手段の小型化及びコストダウンを図るべく、点状の光源
からの拡散光を用いるようにしながら、ノズル部材によ
る部品吸着状態の検出を有効に行なうことができる部品
吸着状態検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ヘッドユニットに具備されているノズル
部材に吸着されたチップ部品に光を照射してチップ部品
の吸着状態を検出する実装機における部品吸着状態検出
装置であって、点状の光源を有してこの光源から上記チ
ップ部品に拡散光を照射する照射部と、上記チップ部品
を挾んで上記照射部と対向する位置で光を受光する受光
部と、ノズル部材をノズル中心軸回りに回転させるＲ軸
サーボモータと、ノズル中心軸回りの回転角度を検出す
る回転角度検出手段と、上記Ｒ軸のサーボモータの駆動
を制御するとともに上記受光部と回転角度検出手段の検
出値を入力して演算処理する制御装置とを備え、上記制
御装置は、チップ部品の一辺を上記照射部に対向させた
状態でノズル部材を回転させるようにＲ軸サーボモータ
を制御して、上記受光部におけるノズル中心の投影点に
相当する基準位置からそれぞれの側で投影長が最短とな
る場合のノズル部材回転角とそれぞれの側の最短投影長
の各検知データとを求めるとともに、上記一辺に隣接す
る他辺を上記照射部に対向させた状態でノズル部材を回
転させるように、Ｒ軸サーボモータを制御して、上記受
光部における上記基準位置からそれぞれの側で投影長が
最短となる場合のノズル回転角とそれぞれの側の最短投
影長の各検知データとを求め、上記各検知データからチ
ップ部品のノズル中心軸に対するｘ方向のずれ量、ｙ方
向のずれ量、及び回転方向のずれ量を算出することを特
徴とする実装機における部品吸着状態検出装置である。

【００１１】この装置によると、上記光学的検知手段の
照射部が点状の光源から拡散光を照射するようになって
いることにより、平行光線を形成するためのレンズ等が
不要となり、上記照射部の構造が簡単になる。しかも、
この装置は、Ｒ軸サーボモータと、ノズル中心軸回りの
回転角度を検出する回転角度検出手段と、Ｒ軸サーボモ
ータの駆動を制御するとともに上記受光部と回転角度検
出手段の検出値を入力して演算処理する制御装置とを備
え、特に、制御装置は、ノズル部材を回転させて、受光
部におけるノズル中心の投影点に相当する基準位置から
それぞれの側で投影長が最短となる場合のノズル部材回
転角とそれぞれの側の最短投影長の各検知データとを求
めることにより、チップ部品のノズル中心軸に対するｘ
方向のずれ量、ｙ方向のずれ量、及び回転方向のずれ量
を算出するので、部品吸着状態が適正に求められる。

【００１２】本発明の装置において、上記照射部は、上
記光源の照射方向前方にスリットを有する壁板を備え、
上記光源から上記スリットを介して平面的に広がる拡散
光を照射するように構成されていることが好ましい。

【００１３】このようにすると、上記スリットにより、
上記光源からの光の放射範囲が、平面的な所定範囲内に
制限され、部品の投影検出にとって不必要な方向への光
の放出が抑制される。

【００１４】また、本発明の装置において、上記照射部
に、第１の光源と、その両側に位置する第２及び第３の
光源とを配設するとともに、ノズル部材に吸着された部
品の大きさに応じ、上記第１の光源から拡散光を照射す
る状態と上記第２，第３の両光源から拡散光を照射する
状態とに変更する照射状態変更手段を設けるようにする
ことも効果的である。

【００１５】このようにすると、ノズル部材に吸着され
た部品が比較的大きくて、第１の光源のみから拡散光を
照射すれば受光部上での部品の投影が著しく大きくなる
ような場合に、上記第２及び第３の光源からそれぞれ拡
散光が照射されることにより、受光部上での部品の投影
が小さくなり、受光部のコンパクト化も可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１７】図１及び図２は、本発明の装置が具備され
る実装機の一例を示している。同図に示すように、実装
機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が
配置され、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送さ
れ、所定の装着作業位置で停止されるようになってい
る。上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置さ
れている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダー
を備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えて
いる。

【００１８】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニ
ット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部
品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施形態では
Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上
でＸ軸と直交する方向）に移動することができるように
なっている。

【００１９】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の
固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動さ
れるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上
にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持
部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ
軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ
軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１
５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上
記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に支持
され、かつ、このヘッドユニット５に設けられたナット
部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合してい
る。そして、上記Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記
支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サー
ボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材
１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。な
お、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５
には、それぞれの駆動位置を検出するエンコーダ１０，
１６が具備されている。

【００２０】上記ヘッドユニット５には、チップ部品を
吸着するためのノズル部材２１が設けられている。この
ノズル部材２１は、上記ヘッドユニット５のフレームに
対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中
心軸）回りの回転が可能に取り付けられており、Ｚ軸サ
ーボモータ２２及びＲ軸サーボモータ２４により作動さ
れるようになっている。上記Ｚ軸サーボモータ２２及び
Ｒ軸サーボモータ２４には、それぞれの駆動位置を検出
するエンコーダ２３，２５が具備されている。また、ノ
ズル部材２１にはバルブ等を介して負圧供給手段が接続
されており、部品吸着時には所定のタイミングで負圧供
給手段からの負圧がノズル部材２１の先端に供給される
ようになっている。

【００２１】上記ヘッドユニット５の下端部には、光学
的検知手段を構成する検知ユニット３０が取付けられて
いる。この検知ユニット３０は、図３及び図４にも示す
ように、ノズル部材２１にチップ部品２０が吸着されて
いる状態においてその部品２０に光を照射し、部品２０
の投影を検出するものであり、ノズル部材２１が上下動
するときに通過する空間３７を挾んで相対向する位置に
照射部３１及び受光部３５を有している。

【００２２】上記検知ユニット３０の照射部３１には、
例えばＬＥＤからなる１個の点状の光源３２が設けられ
るとともに、この光源３２の照射方向前方（上記空間３
７に面する側）に位置する壁板３３に略水平に延びるス
リット３４が形成されており、上記光源３２からスリッ
ト３４を介し、所定範囲にわたって略水平に広がる拡散
光が照射されるようになっている。一方、上記受光部３
５には、ＣＣＤ等の受光素子を線状に配列したラインセ
ンサ３６が設けられている。

【００２３】図５は制御系統の概略構成をブロック図で
示している。この図において、実装機に装備される制御
装置４０は、チップ部品吸着状態を調べる演算処理手段
としての機能を有するＣＰＵ４１と、実装機の駆動のた
めのモータ制御部４２と、上記検知ユニット３０の受光
部３５からの信号を処理するＡ／Ｄ変換器４３及びデー
タ取込み制御部４４と、メモリ４５と、エンコーダ２５
からの信号を受ける回転角検出部４６とを有している。

【００２４】上記モータ制御部４２にはＹ軸，Ｘ軸，Ｚ
軸及びＲ軸の各サーボモータ９，１５，２２，２４が接
続され、上記ＣＰＵ４１からの指令に応じてモータ制御
部４２により各サーボモータ９，１５，２２，２４の駆
動が制御されるようになっている。また、上記検知ユニ
ット３０の受光部３５から送られてくる測定データがＡ
／Ｄ変換器４３を介してデータ取込み制御部４４により
取り込まれ、メモリ４５に記憶されるとともに、このデ
ータがＣＰＵ４１により読み出されるようになってい
る。また、上記エンコーダ２５からの信号に基づいて上
記回転角検出部４６によりノズル部材２１の回転角が検
出され、この回転角検出値がＣＰＵ４１に送られるよう
になっている。

【００２５】上記ＣＰＵ４１は、上記ヘッドユニット５
のノズル部材２１による部品吸着、上記検知ユニット３
０を用いた部品吸着状態の検出、プリント基板３への部
品装着を順次行なうように、上記モータ制御部４２を介
して上記各モータ９，１５，２２，２４を制御するとと
もに、部品吸着状態の検出時には、上記データ取込み制
御部４４に上記検知ユニット３０の受光部３５からの投
影検出データの取り込みを行なわせ、この投影検出デー
タと上記照射部３１、受光部３５及びノズル部材２１の
位置関係を示す所定のデータとに基づいて上記ノズル部
材２１による部品吸着状態を調べる。

【００２６】上記部品吸着状態の検出は、例えば、チッ
プ部品２０を吸着したノズル部材２１を回転させつつ上
記検知ユニット３０を用いてその受光部３５における部
品の投影を測定して、上記受光部３５上で上記光源３２
の位置に対応する基準位置から投影の一端部までの距離
が極小となるノズル回転角においてその距離の極小値を
検出し、この極小値及びノズル回転角の検出データと上
記照射部３１、受光部３５及びノズル部材２１の位置関
係についての既知のデータとに基づき、ノズル部材２１
に吸着された部品２０の位置ずれ（ノズル中心に対する
部品中心のずれ）及び傾きを調べ、それに対応した装着
位置の補正量である後記Ｘ方向補正量ΔＸ、Ｙ方向補正
量ΔＹ及び回転角補正量Δθを演算するようになってい
る。

【００２７】このような処理を図６，図７によって具体
的に説明する。なお、これらの図において、Ｃｎはチッ
プ部品の回転中心であるノズル中心（ノズル部材２１の
中心）、Ｃｃはチップ部品の中心、Ｏは受光部３５上で
光源３２に対応する位置をもって規定した原点（基準位
置）、Ｒｏは光源３２と原点Ｏとを結ぶ中心線、Ｒｃは
上記中心線Ｒｏと直交して上記ノズル中心Ｃｎを通る線
である。また、上記ノズル中心Ｃｎが上記中心線Ｒｏ上
に位置している。換言すると、光源３２とノズル中心Ｃ
ｎを通る中心線Ｒｏ上に原点（基準位置）があり、従っ
て、原点（基準位置）は、ノズル中心Ｃｎの投影点に相
当する。

【００２８】従来のように平行光線を使用する場合に
は、部品投影幅が極小となる状態を調べればそのときの
部品の状態が特定されて補正量を求めることができる
が、点状の光源からの拡散光を使用する場合には、上記
のような手法で補正量を求めることができない。そこ
で、点状の光源３２からの拡散光を使用する場合の工夫
として、受光部３５上での原点Ｏから部品投影の一方の
端部までの距離が極小となる状態を調べると、この状態
では、図６に実線で示すように、チップ部品２０の片側
（同図中で上側）の辺が上記光源３２からの特定方向の
光線Ｐ１に沿うようになる。また、上記原点Ｏから部品
投影の他方の端部までの距離が極小となる状態を調べる
と、この状態では、図６に二点鎖線で示すように、チッ
プ部品２０の他の側（同図中で下側）の辺が上記光源３
２からの特定方向の光線Ｐ２に沿うようになる。

【００２９】そして、同図に実線で示す状態における受
光部３５上での原点Ｏから部品投影の一方の端部までの
距離をＬ１とすると、ノズル中心Ｃｎから片側の辺まで
の距離ａは、次のように求められる。

【００３０】

【数１】Ｌ１’＝（Ｚｏ／Ｚ）・Ｌ１ cosα１＝Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ１²）ａ＝Ｌ１’・cosα１＝Ｚｏ・Ｌ１／√（Ｚ²＋Ｌ１²）また、同図に二点鎖線で示す状態における受光部３５上
での原点Ｏから部品投影の他方の端部までの距離をＬ２
とすると、ノズル中心Ｃｎから他の側の辺までの距離ｂ
は、次のように求められる。

【００３１】

【数２】Ｌ２’＝（Ｚｏ／Ｚ）・Ｌ２ cosα２＝Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ２²）ｂ＝Ｌ２’・cosα２＝Ｚｏ・Ｌ２／√（Ｚ²＋Ｌ２²）ただし、上記各式中の符号の意味は次の通りである。

【００３２】Ｚｏ：光源３２からノズル中心Ｃｎまでの
距離Ｚ：光源３２から受光部３５までの距離Ｌ１’：直線Ｒｃ上でのノズル中心Ｃｎからチップ部品
２０の片側のエッジまでの距離Ｌ２’：直線Ｒｃ上でのノズル中心Ｃｎからチップ部品
２０の他の側のエッジまでの距離 α１：中心線Ｒｏに対する上記光線Ｐ１の角度 α２：中心線Ｒｏに対する上記光線Ｐ２の角度ここで、Ｚｏ，Ｚは予め調べられた既知の値である。従
って、受光部３５上での上記距離Ｌ１，Ｌ２を検出する
ことによりａ，ｂを求めることができる。また、上記角
度α１，α２は次のように求められる。

【００３３】

【数３】α１＝arc cos｛Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ１²）｝ α２＝arc cos｛Ｚ／√（Ｚ²＋Ｌ２²）｝そして、Ｙ方向補正量ΔＹ及び回転角補正量Δθは、次
のようになる。なお、θ１は図７に実線で示す状態での
ノズル回転角である。

【００３４】

【数４】ΔＹ＝ａ−（ａ＋ｂ）／２＝（ａ−ｂ）／２ Δθ＝θ１−α１次に、図６に示すような状態からノズル部材２１を略９
０°回転させた上で、原点Ｏから部品投影の一方の端部
までの距離が極小となる状態（図７に実線で示す状態）
でのその距離Ｌ３と、原点Ｏから部品投影の他方の端部
までの距離が極小となる状態（図７に二点鎖線で示す状
態）でのその距離Ｌ４とを調べると、上記と同様に、ノ
ズル中心Ｃｎから両側の辺までの距離ｃ，ｄと、Ｘ方向
補正量ΔＸが次のように求められる。

【００３５】

【数５】ｃ＝Ｚｏ・Ｌ３／√（Ｚ²＋Ｌ３²）ｄ＝Ｚｏ・Ｌ４／√（Ｚ²＋Ｌ４²） ΔＸ＝ｃ−（ｃ＋ｄ）／２＝（ｃ−ｄ）／２上記制御装置４０によって行なわれる部品実装のための
制御の一例を、図８のフローチャートに従って説明す
る。

【００３６】図８のフローチャートに示す処理がスター
トすると、先ず部品供給部側へのヘッドユニット５の
Ｘ，Ｙ方向の移動とノズル部材２１の回転（θ移動）が
行なわれ（ステップＳ１）、所定位置まで移動するとノ
ズル部材２１が下降され（ステップＳ２）、チップ部品
２０の吸着が行なわれる（ステップＳ３）。次いで、チ
ップ部品２０が検知ユニット３０の照射部３１及び受光
部３５に対応する部品検出用高さ位置までノズル部材２
１が上昇させられる（ステップＳ４）。部品検出用高さ
位置に達すると、次に述べるような部品位置検出処理に
移る。

【００３７】部品位置検出処理としては、ノズル部材２
１が所定微小角度ずつ回転されつつ、その所定微小角度
毎に、上記検知ユニット３０の受光部３５からの測定デ
ータ及びノズル回転角が読み込まれる（ステップＳ
５）。そして、上記受光部３５上での原点から部品投影
の一方の端部までの距離が極小となる状態（図６に実線
で示す状態）にあるときの上記距離Ｌ１とノズル回転角
θ１とが検出され（ステップＳ６）、次に受光部２８上
での原点から部品投影の他方の端部までの距離が極小と
なる状態（図６に二点鎖線で示す状態）にあるときの上
記距離Ｌ２とノズル回転角θ２とが検出される（ステッ
プＳ７）。さらに、ノズル部材が略９０°回転されてか
ら（ステップＳ８）、ステップＳ６，Ｓ７に準じた処理
により、上記受光部２８上での原点から部品投影の一方
の端部までの距離が極小となる状態（図７に実線で示す
状態）にあるときの上記距離Ｌ３とノズル回転角θ３と
が、また受光部２８上での原点から部品投影の他方の端
部までの距離が極小となる状態（図７に二点鎖線で示す
状態）にあるときの上記距離Ｌ４とノズル回転角θ４と
が、それぞれ検出される（ステップＳ９，Ｓ１０）。こ
れらステップＳ６〜Ｓ１０の処理で得られる検出データ
に基づき、前述の数１〜数５に示すような演算により補
正量ΔＸ，ΔＹ，Δθが求められる（ステップＳ１
１）。

【００３８】このような部品位置検出処理が済むと、上
記補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθによる装着位置の補正が行な
われる（ステップＳ１２）。つまり、上記補正量ΔＸ，
ΔＹだけ補正されたＸ，Ｙ方向の目標装着位置にノズル
部材２１が達するようにＸ軸サーボモータ１５及びＹ軸
サーボモータ９が制御されるとともに、ノズル部材２１
の回転角が上記補正量Δθだけ補正された目標回転角と
なるようにＲ軸サーボモータ２４が制御される。それか
ら、ノズル部材２１が下降されてプリント基板３上に部
品２０が装着される（ステップＳ１３）。

【００３９】以上のような当実施形態の装置によると、
上記検知ユニット３０の照射部３１は、点状の光源３２
から拡散光を照射する構造となっていて、平行光線を照
射するようになっている従来のこの種の検知ユニット
（図１１，図１２）と比べると、大形の平行光形成レン
ズ等が不要となり、構造が簡単で、かつコンパクトにな
る。

【００４０】しかも、このように点状の光源３２からの
拡散光を使用して投影の検出を行なうようにしながら、
その検出データと上記照射部３１、受光部３５及びノズ
ル部材２１の位置関係を示す既知のデータ（光源３２か
らノズル中心Ｃｎまでの距離Ｚｏ及び光源３２から受光
部３５までの距離Ｚ）とに基づき、ノズル中心位置Ｃｎ
と部品中心位置Ｃｃとの間の位置ずれやノズル回転方向
の角度のずれに応じた補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθが正しく
求められる。

【００４１】そして、ヘッドユニット５のノズル部材２
１による部品吸着が行なわれた後に、上記のように補正
量ΔＸ，ΔＹ，Δθが求められ、これにより、プリント
基板３に対するチップ部品２０の装着位置の補正が精度
良く行なわれることとなる。

【００４２】なお、本発明の装置は、上記実施形態に限
定されるものではなく、種々変更可能である。

【００４３】例えば、上記検知ユニット３０の照射部３
１及び受光部３５とノズル部材２１との位置関係として
は、必ずしも図６，図７のように中心線Ｒｏ上にノズル
中心Ｃｎが位置する必要はなく、レイアウトの都合上、
図９のようにノズル中心Ｃｎが中心線Ｒｏから片側にず
れていてもよい。この場合、受光部３５上での原点Ｏか
ら部品投影の端部までの距離が極小となる状態でのその
極小の距離Ｌ１，Ｌ２（Ｌ３，Ｌ４）に基づいてノズル
中心Ｃｎからチップ部品２０の各辺までの距離ａ〜ｄを
演算する際、上記中心線Ｒｏとノズル中心Ｃｎとの間の
距離Ｌｏを加味すればよい。

【００４４】また、上記検知ユニット３０の照射部３１
に設ける点状の光源は必ずしも１個に限らず、複数個設
けるようにしてもよく、この場合にノズル部材２１に吸
着されるチップ部品２０の種類等に応じて選択的に一部
の光源が使用されるようにしてもよい。例えば図１０に
示す実施形態では、検知ユニット３０の照射部３１に、
中央部に位置する第１の光源３２ａと、その両側に位置
する第２，第３の光源３２ｂ，３２ｃとが配設されると
ともに、実装機に装備される制御装置４０により、ノズ
ル部材２１に吸着された部品２０の大きさに応じて第１
の光源３２ａから拡散光を照射する状態と第２，第３の
両光源３２ｂ，３２ｃから拡散光を照射する状態とに変
更する照射状態変更手段が構成されている。すなわち、
上記制御手段４０は、チップ部品２０についての部品デ
ータに応じ、比較的小型のチップ部品２０を検出対象と
する場合は図１０（ａ）のように第１の光源３２ａのみ
を点灯させ、比較的大型のチップ部品２０を検出対象と
する場合は図１０（ｂ）のように第１の光源３２ａを消
灯して第２，第３の両光源３２ｂ，３２ｃを点灯するよ
うに制御する。

【００４５】この実施形態でも、この光源３２の照射方
向前方に位置する壁板３３に略水平に延びるスリット３
４が形成されており、上記光源３２からスリット３４を
介し、所定範囲にわたって略水平に広がる拡散光が照射
されるようになっている。

【００４６】この実施形態によると、比較的大型のチッ
プ部品２０を検出対象とする場合には、上記第２，第３
の両光源３２ｂ，３２ｃから光が照射されることによ
り、第１の光源３２ａから光が照射される場合と比べて
受光部３５上での部品２０の投影の範囲が小さくなる。
従って、大きさの異なる各種チップ部品の投影検出を可
能としつつ、受光部３５に設けられるラインセンサ３６
が増大することを避け、受光部３５もコンパクトにする
ことができる。

【００４７】この実施形態において、上記第２，第３の
両光源３２ｂ，３２ｃは、この両光源３２ｂ，３２ｃか
ら光を照射しても受光部３５上にチップ部品の投影（い
ずれの光源３２ｂ，３２ｃからの光も遮られる部分）が
生じる程度にチップ部品２０が大きい場合に使用するこ
ととする。両光源３２ｂ，３２ｃを使用する場合でも、
前述の図８のフローチャートに示す処理に準じ、受光部
３５上での原点から投影の端部までの距離が極小となる
状態でのその距離及び回転角を検出すれば、それに基づ
いて部品の位置、角度のずれに応じた補正量を演算する
ことができる。

【００４８】また、検知ユニット３０からのデータに基
づく部品吸着状態検出の手法として、先に述べた実施形
態では図６中の実線及び二点鎖線と図７中の実線及び二
点鎖線の各状態においてそれぞれ、受光部３５上での上
記距離Ｌ１〜Ｌ４を検出し、それに基づきノズル中心Ｃ
ｎからチップ部品２０の各辺までの距離ａ〜ｄを演算
し、部品吸着位置のずれに応じたＸ，Ｙ方向の補正量Δ
Ｘ，ΔＹ及び回転角補正量Δθを求めるようにしている
が、予めチップ部品の寸法が知られている場合に、図６
中及び図７中の各実線の状態における受光部３５上での
距離Ｌ１，Ｌ３を検出し、それに基づいて演算される距
離ａ，ｃとチップ部品２０の長辺及び短辺の長さとに基
づいて補正量ΔＸ，ΔＹを求めるようにしてもよい。

【００４９】また、検知ユニット３０からのデータに基
づく部品吸着状態の検出及びそれに応じた処理として
は、ノズル中心に対する部品中心のずれ及び傾きに応じ
た補正量ΔＸ，ΔＹ，Δθを求めることに限定されず、
部品が正常に吸着されているか否かを調べることもでき
る。この場合、例えば図６中の実線、二点鎖線の各状態
及び図７中の実線、二点鎖線の各状態において求められ
るノズル中心から部品の各辺までの距離ａ〜ｄから、チ
ップ部品に吸着された部品の長辺の長さ（ａ＋ｂ）及び
短辺の長さ（ｃ＋ｄ）を演算し、これらの値を予め記憶
されている当該部品の寸法データと比較する。そして、
検出及び演算によって得られた値が上記寸法データと略
一致する場合は正常に吸着されていると判定し、上記寸
法データと大きく相違する場合は吸着不良（不正常な姿
勢で吸着されている）と判定すればよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明の部品吸着状態検出装置は、ノズ
ル部材に吸着されたチップ部品に対して点状の光源から
拡散光を照射する照射部と、上記チップ部品を挾んで上
記照射部と対向する受光部と、Ｒ軸サーボモータと、ノ
ズル中心軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段
と、Ｒ軸サーボモータの駆動を制御するとともに上記受
光部と回転角度検出手段の検出値を入力して演算処理す
る制御装置とを備え、特に、制御装置は、ノズル部材を
回転させるようにＲ軸サーボモータを制御して、受光部
におけるノズル中心の投影点に相当する基準位置からそ
れぞれの側で投影長が最短となる場合のノズル部材回転
角とそれぞれの側の最短投影長の各検知データとを求め
ることにより、チップ部品のノズル中心軸に対するｘ方
向のずれ量、ｙ方向のずれ量、及び回転方向のずれ量を
適正に算出することができるので、従来のようにチップ
部品に平行光線を照射するものと比べ、光学的検知手段
の照射部の構造の簡略化、コンパクト化及びコストダウ
ンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置が具備される実装機の一例を示す
概略平面図である。

【図２】同概略正面図である。

【図３】本発明の一実施形態による検知ユニットの一例
を示す要部平面図である。

【図４】同斜視図である。

【図５】実装機の制御系統を示すブロック図である。

【図６】チップ部品の位置検出における特定段階を示す
説明図である。

【図７】上記位置検出における別の段階を示す説明図で
ある。

【図８】チップ部品の位置検出の処理を含む部品実装動
作を示すフローチャートである。

【図９】検知ユニットの照射部及び受光部とノズル部材
との位置関係についての別の例を示す説明図である。

【図１０】本発明の別の実施形態として検知ユニットの
照射部に３個の光源を配設したものにおいて、（ａ）中
央に位置する第１の光源を使用する場合と、（ｂ）両側
に位置する第２，第３の使用する場合とを示す説明図で
ある。

【図１１】従来の光学的検知手段の一例を示す要部の平
面図である。

【図１２】従来の光学的検知手段の一例を示す要部の正
面図である。

【符号の説明】

５ヘッドユニット２０チップ部品２１ノズル部材２４Ｒ軸サーボモータ３０検知ユニット３１照射部３２，３２ａ，３２ｂ光源３５受光部４０制御装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘッドユニットに具備されているノズル
部材に吸着されたチップ部品に光を照射してチップ部品
の吸着状態を検出する実装機における部品吸着状態検出
装置であって、点状の光源を有してこの光源から上記チ
ップ部品に拡散光を照射する照射部と、上記チップ部品
を挾んで上記照射部と対向する位置で光を受光する受光
部と、ノズル部材をノズル中心軸回りに回転させるＲ軸
サーボモータと、ノズル中心軸回りの回転角度を検出す
る回転角度検出手段と、上記Ｒ軸のサーボモータの駆動
を制御するとともに上記受光部と回転角度検出手段の検
出値を入力して演算処理する制御装置とを備え、上記制
御装置は、チップ部品の一辺を上記照射部に対向させた
状態でノズル部材を回転させるようにＲ軸サーボモータ
を制御して、上記受光部におけるノズル中心の投影点に
相当する基準位置からそれぞれの側で投影長が最短とな
る場合のノズル部材回転角とそれぞれの側の最短投影長
の各検知データとを求めるとともに、上記一辺に隣接す
る他辺を上記照射部に対向させた状態でノズル部材を回
転させるように、Ｒ軸サーボモータを制御して、上記受
光部における上記基準位置からそれぞれの側で投影長が
最短となる場合のノズル回転角とそれぞれの側の最短投
影長の各検知データとを求め、上記各検知データからチ
ップ部品のノズル中心軸に対するｘ方向のずれ量、ｙ方
向のずれ量、及び回転方向のずれ量を算出することを特
徴とする実装機における部品吸着状態検出装置。
【請求項２】上記照射部は、上記光源の照射方向前方
にスリットを有する壁板を備え、上記光源から上記スリ
ットを介して平面的に広がる拡散光を照射するように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の実装機に
おける部品吸着状態検出装置。
【請求項３】上記照射部に、第１の光源と、その両側
に位置する第２及び第３の光源とを配設するとともに、
ノズル部材に吸着された部品の大きさに応じ、上記第１
の光源から拡散光を照射する状態と上記第２，第３の両
光源から拡散光を照射する状態とに変更する照射状態変
更手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載
の実装機における部品吸着状態検出装置。