(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着してプリント基板に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルが貫通する貫通孔を有し該ノズルに吸着された電子部品の認識のための光を発する拡散板とを備えた電子部品自動装着装置において、前記吸着ノズルの先端の吸着面から上方に向かって径が大きくなるようテーパ面を形成し、そのテーパ面の最大直径は前記貫通孔の直径よりも大きいことを特徴とする電子部品自動装着装置。
【請求項２】
前記テーパ面に下方から光を照射する照明部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品自動装着装置。
【請求項３】
前記拡散板は下方から照射された光を乱反射して拡散光を下方に発するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品自動装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着してプリント基板に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルが貫通する貫通孔を有し該ノズルに吸着された電子部品の認識のための光を発する拡散板とを備えた電子部品自動装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種電子部品自動装着装置においては、特開平６−６１７００号公報に記載されているように拡散板に光が照射され反射光が拡散されて下方に照射され、拡散板を貫通する吸着ノズルに吸着された電子部品のシルエット像（投影像）が部品認識カメラにより認識され、吸着ノズルに対する位置ずれが認識されていた。
【０００３】
この場合、図４に示すように拡散板９０を吸着ノズル９１が貫通して設けられているが、吸着ノズル９１の先端部はテーパ形状（円錐形状）になされている。このようにテーパ形状とすることにより、小さなチップ状電子部品を吸着する場合でも、ノズル自体の強度は保ちつことができ、またテーパ形状であるので下方にあるカメラに対して光をある程度反射するので、部品の背景を明るい状態として、部品像を明瞭に写し出すことができる。
【０００４】
また、吸着ノズル９１が貫通する拡散板９０の貫通孔の口径「Ａ」より吸着ノズル９１の胴部の直径「Ｂ」（吸着ノズル９１の最大直径）は小さくなされていた。
【０００５】
このような透過像を撮像する場合、通常のカメラの光学系はカメラから見て遠方に向かって広がりを持った像を撮像するため（即ち、レンズに対して斜め方向からの光により広角に撮像するため）、このノズル９１と拡散板９０との隙間は暗く写って認識処理に悪影響を与える可能性は低かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、テレセントリックレンズと呼ばれるレンズを用いて撮像する場合には、撮像対象からの平行な光による像を撮像するためこのような隙間もそのまま撮像されてしまい、部品像の撮像の邪魔になるという欠点がある。
【０００７】
尚、テレセントリックレンズを使用して撮像することで、広い撮像対象を精度良く撮像でき、例えば、１つの装着ヘッドに備えられた複数の吸着ノズルの夫々に電子部品を吸着した場合にこれを一括して撮像する場合に、画像中心から離れた位置でも精度よく撮像できるものである。
【０００８】
また、拡散板９０と吸着ノズル９１との隙間の影響を避けるためにはノズルの胴部に上方からの光を拡散して下方に透過して照射する拡散板を取り付けてしまうことも考えられるが、このようにすることはノズルの作成が大変で単価が高価なものになってしまうこと、及びノズルの清掃が大変で、溶剤などを使用すると拡散板を侵してしまう恐れがあるなどの欠点がある。
【０００９】
そこで本発明は、拡散板とこれを貫通する吸着ノズルとの隙間が部品認識に与える影響を減少させ確実な部品の認識が行えるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、電子部品を吸着してプリント基板に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルが貫通する貫通孔を有し該ノズルに吸着された電子部品の認識のための光を発する拡散板とを備えた電子部品自動装着装置において、前記吸着ノズルの先端の吸着面から上方に向かって径が大きくなるようテーパ面を形成し、そのテーパ面の最大直径は前記貫通孔の直径よりも大きいこととするものである。
【００１１】
このように構成したので、テーパ面によりノズルと拡散板の隙間が覆われ、部品の背景に隙間が写ってしまうことがない。
【００１２】
また本発明は、請求項１に記載の電子部品自動装着装置において、前記テーパ面に下方から光を照射する照明部を設けたものである。
【００１３】
このようにすることにより、テーパ面がより明るくなり、部品の像が鮮明となる。
【００１４】
また本発明は、請求項１または２に記載の電子部品自動装着装置において、前記拡散板は下方から照射された光を乱反射して拡散光を下方に発するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図に基づき詳述する。
【００１６】
図１に示すように、電子部品自動装着装置１は、基台２、基台２の中央部に延びるコンベア３、基台２の左端部及び右端部に設けられた部品供給部４及び基台２の左右に夫々設けられた第１及び第２ＸＹテ−ブル７，８を備えている。
【００１７】
第１ＸＹテ−ブル７には電子部品５を吸着し前記コンベア３上に載置されたプリント基板６に装着するための第１ヘッドユニット９が搭載され、第２ＸＹテ−ブル８には同様に第２ヘッドユニット１０が搭載されている。また、基台２上には、コンベア３を挟んで左右に部品認識カメラ１１、１１が配置されている。左右の部品認識カメラ１１、１１は夫々第１及び第２ヘッドユニット９、１０に対応し、夫々のユニット９、１０が吸着した電子部品５を認識するものであり、所定の視野の画像を取り込み認識処理を行い、部品５の位置ずれ（角度ずれも含む。）を認識するものである。該カメラ１１に使用されているレンズはテレセントリックレンズと呼ばれ、撮像対象からの平行な光による像を撮像するものであり、広い範囲の撮像対象を精密に撮像できるものである。
【００１８】
部品供給部４は、テープに所定間隔で封入されたチップ状電子部品５を該テープを該間隔毎に間欠的に送出することで、所定の供給位置に位置決めさせるテープフィーダ１８が複数個配設されてなる部分と、トレイ２１上にＸＹ方向にマトリックス的に並べられた電子部品５が供給される部分等が設けられている。
【００１９】
第１及び第２ＸＹテ−ブル７、８は、基台２の前後の端部に設けられた一対のガイドレール２３に案内されて左右方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ動ブロック２４、２４を夫々有している。第１ＸＹテ−ブル７のＸ動ブロック２４は前側のボールネジ２５に螺合しており、モータ２６の回動によりＸ方向に往復移動する。同様に第２ＸＹテ−ブル８のＸ動ブロック２４は後側のボールネジ２７に螺合しており、モータ２８の回動によりＸ方向に往復移動する。
【００２０】
第１及び第２ヘッドユニット９、１０は夫々Ｘ動ブロック２４、２４に搭載されているが、図示しない駆動機構により該ブロック２４、２４の長手方向即ちＹ方向に移動する。
【００２１】
ヘッドユニット９、１０には装着ヘッド３１が夫々取り付けられている。
【００２２】
装着ヘッド３１の構造について図２に基づき説明する。
【００２３】
各装着ヘッド３１は、４本（同図には２本のみ図示する。）の吸着ノズル４１を周方向に等角度間隔（即ち９０度間隔）に且つ下方に出没自在に搭載したノズルホルダ４２を取り囲むように設けられたハウジング４３と、各吸着ノズル４１に係合可能な４個の係合フック４４と、該フック４４を支持するフックホルダ４５と、係合フック４４の係合を解除する係合解除機構６１とにより構成されている。
【００２４】
ノズルホルダ４２はホルダ本体４６と、ホルダ本体４６から上方に一体に延びるスプライン軸４７とで構成されている。
【００２５】
一方、このノズルホルダ４２をステータとするパルスモータ６０が構成されている。従って、ノズルホルダ４２はハウジング４３に対し、所定の角度回転し、吸着ノズル４１を任意の角度位置に位置決めすることが可能となる。
【００２６】
吸着ノズル４１はノズルホルダ４２の回動の中心である鉛直軸を中心とした同心円上に配設されており、９０度ノズルホルダ４２が回転する毎に装着ヘッド３１に対して同一位置にノズル４１が位置決めされることとなる。
【００２７】
各吸着ノズル４１は、ノズル本体４９と、ノズル本体４９の上端部に設けたフック受け部材５０とから成る。また、フック受け部材５０にはスプライン軸４７に固定されたロッドホルダ６２から下方に延びるガイドロッド５１が通されている。フック受け部材５０とロッドホルダ６２の間には、コイルバネ５２がガイドロッド５１に巻回されるようにして取り付けられており、これにより、ホルダ本体４６に対する吸着ノズル４１の下降が規制される。
【００２８】
また、フック受け部材５０の上端部には、外方に突出する係合部５０ａが形成されており、各係合部５０ａに前述の係合フック４４が係合するようになっている。係合フック４４は、フックホルダ４５に回動自在に取り付けられるとともに、フックホルダ４５との間に設けたばね５３により、フック受け部材５０側に付勢されている。
【００２９】
図１に基づいて吸着ノズル４１の形状について説明する。
【００３０】
吸着ノズル４１の先端部は円錐形状の先端がカットされた形状、即ちテーパ状に形成されたテーパ面５５となっており、ノズル本体４９が貫通するノズルホルダ４２下端に取り付けられた拡散板５４の貫通孔の直径「Ａ」よりもテーパ面５５の最大径部が「Ｃ」が大きくなり、下方から見て該テーパ面５５により該貫通孔が覆われるようになされている。尚、拡散板５４の上方には反射板が張り合わせてあり、下方より照射された光線が該反射板に反射されて拡散板５４内で拡散され、下方に照射されるものである。
【００３１】
該テーパ面５５は図３の右側のノズル４１のように装着ヘッド３１内に収納されているときに図１に示すようにテーパ面５５が拡散板５４に当らないようにされている。
【００３２】
図３において、フック４４の外側面には、鉄等の磁性体からなる吸着体６４が取り付けられており、該吸着体６４と係合フック４４の外側を取り囲んで設けられた複数の電磁石６３が係合解除機構６１を形成している。このうちの所定の角度位置の電磁石６３の励磁により該電磁石６３に対抗する位置の吸着体６４が磁気力で吸着され、フック４４が電磁石６３側に回動し、フック受け部材５０の係合部５０ａとの係合を解除する。電磁石は複数個でほとんど隙間なくフック４４の外側面のまわりを取り囲むようにし、吸着ノズルの数より多い数の電磁石が取り囲むようにすればよく、吸着ノズル４１が４本であるので最低５個の電磁石６３があればよい。
【００３３】
次に、部品認識カメラ１１が吸着ノズル４１に吸着された電子部品５を認識する際に使用される照明について説明する。
【００３４】
図１に示すように、カメラ１１の周囲には上方に向かって光を照射する照明５７、５８がリング状に配設されており、照明５７はテーパ面５５に向かって光を当て、照明５８は拡散板５４に向かって光を照射する。照明５７、５８はハロゲン光源による光またはＬＥＤによる光等が採用できる。
【００３５】
以下、動作について説明する。
【００３６】
先ず、図示しない制御装置の指令により第１ＸＹテ−ブル７が移動して第１ヘッドユニット９に搭載された装着ヘッド３１が取り出すべき電子部品５の供給されている位置即ち、例えば部品供給部４のテープフィーダ１８がテープに封入された電子部品５を送り供給する位置に位置決めされる。
【００３７】
次に、装着ヘッド３１に搭載された吸着ノズル１４は、パルスモータ６０の回動によりその角度位置が位置決めされる。
【００３８】
次に、吸着ノズル４１は該ノズル４１に対応する係合フック４４がその対抗する位置の電磁石６３の励磁により吸着体６４が吸着されて係合部５０ａから外れる。
【００３９】
この結果、コイルバネ５２の付勢力により吸着ノズル１４は下降して装着ヘッド３１より突出する。
【００４０】
この状態で図示しない昇降機構の駆動により装着ヘッド３１がヘッドユニット９から下降して吸着ノズル４１は部品５の中心を吸着して、装着ヘッド３１の上昇により部品５が取り出される。
【００４１】
次に、ノズルホルダ４２がフックホルダ４５に対して上昇すると、フック受け部材５０はバネ５２に抗してガイドロッド５１に沿って上昇し、係合部５０ａにフック４４が係合可能な位置まで達する。
【００４２】
次に、電子部品５を吸着したノズル４１のフック受け部材５０の係合部５０ａにフック４４が電磁石６３の消磁によりバネ５３の付勢により係合する。
【００４３】
次に、部品５を吸着していないノズル４１で例えば吸着しているノズル４１の隣のノズル４１が吸着すべき角度位置になるよう、パルスモータ６０は９０度鉛直軸線周りに回動する。
【００４４】
次に、ノズルホルダ４２がフックホルダ４５に対して下降し、下降中または下降後のいずれかのタイミングに該ノズル４１に対応する電磁石６３が励磁され、吸着体６４の吸着によりフック４４の係合部５０ａからの係合が外れ、ノズル４１は装着ヘッド３１から突出される。
【００４５】
次に、前述と同様にして、装着ヘッド３１全体の下降により吸着すべき部品５が吸着され取り出される。
【００４６】
この動作が同一ヘッド３１の４本の吸着ノズル４１毎に繰り返されることによって、全ての吸着ノズル４１に電子部品５が吸着される。
【００４７】
この吸着動作においては、吸着ノズル４１毎に図示しない真空経路が形成され、真空経路毎に図示しない切替バルブが設けられているため、ノズル４１の上下動に関係なく、部品５を吸着している間は吸着ノズル４１毎に真空回路を形成するようにしている。
【００４８】
次に、電子部品５を吸着した装着ヘッド３１は第１ヘッドユニット９の第１ＸＹテ−ブル７によるＸＹ方向への移動により部品認識カメラ１１上にそのヘッド３１の中心（即ち、４本のノズル４１が位置する円弧の中心）がカメラ１１の撮像する画像の中心と一致するように停止して、４個の電子部品５の画像が一括して撮像される。
【００４９】
即ち、照明５８が拡散板５４に光を照射することにより拡散された反射光が下方に照射され、電子部品５のシルエット像がカメラ１１に撮像される。しかも、照明５７がテーパ面５５に向けて光を照射することによりテーパ面５５より小さな部品５が吸着されている場合であってもテーパ面５５が明るく撮像され、部品５の投影像が明瞭にされる。また、テーパ面５５は吸着ノズル４１が貫通する拡散板５４の貫通孔（孔部）の直径よりも大きいため、カメラ１１に該貫通孔とノズル４１との隙間が撮像されてしまうことがない。
【００５０】
また、該カメラ１１はテレセントリックレンズを使用しているため、４つの部品５を一括して撮像して撮像範囲が大きくなっても、カメラ１１のレンズ中心から離れた位置での精度を維持できるので、全ての部品５について精度よく認識処理ができる。
【００５１】
次に、装着ヘッド３１はプリント基板６に移動し、図示しない記憶部に記憶された図示しないデータで示された装着位置に先ず、１本目の吸着ノズル４１に保持された部品５が装着される。
【００５２】
この装着は前述するようにして、先ず装着すべき部品５を吸着した吸着ノズル４１のみが突出される。
【００５３】
次に、該ノズル４１がパルスモータ６０の回動により部品５がデータで示される角度位置となるように認識結果に基づき補正されて位置決めされ、第１ＸＹテ−ブル７の駆動により該部品がデータで示される位置に同じく認識結果の補正がされ位置決めされて、装着ヘッド３１の下降により装着される。
【００５４】
次に、装着ヘッド３１が上昇すると、当該ノズル４１は前述と同様にしてヘッド３１内に格納され、次に、装着すべき部品５を吸着する吸着ノズル４１が突出され、同様にして認識結果の補正を加えてデータに示す位置に電子部品５の装着がなされる。
【００５５】
このようにして、４個全ての電子部品５が装着された後、装着ヘッド３１は次の部品５の吸着のため、その部品５を供給する部品供給部４に移動する。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、テーパ面によりノズルと拡散板の隙間が覆われ、部品の背景に隙間が写ってしまうことがなく、部品の認識が確実に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸着ノズルの形状を示す側面図である。
【図２】電子部品自動装着装置の平面図である。
【図３】装着ヘッドを１部破断して示す側面図である。
【図４】従来技術の吸着ノズルの形状を示す側面図である。
【符号の説明】
１            電子部品自動装着装置
５            電子部品
６            プリント基板
１１        部品認識カメラ
４１        吸着ノズル
５４        拡散板
５５        テーパ面
５７        照明
５８        照明
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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