(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数が少なく、設計及び組付けが容易な電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置を提供する。【解決手段】電子部品Ｐを先端部２１ａで吸着してプリント基板上に装着する複数の吸着ノズル２１と、上下方向に延びる軸線１６ａ回りに回動可能であり、軸線１６ａと同心の円周上において複数の吸着ノズル２１を上下方向に移動可能に保持するノズルホルダ１７と、円周の内側に配置された背景手段１８と、円周の外側に配置され、先端部２１ａに吸着された電子部品Ｐと背景手段１８との明暗により電子部品Ｐの二次元画像を取得するＣＣＤカメラとを備えた電子部品装着ヘッド１０、及びノズルホルダ１７の軸線方向であって、背景手段１８に対向して、先端部２１ａに吸着された電子部品Ｐの保持位置を検出するＣＣＤカメラが設けられ、背景手段１８は、電子部品Ｐの保持位置を検出するためのマークを備える電子部品装着装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を先端部で吸着し、該電子部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、
軸線回りに回動可能であり、該軸線と同心の円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、
光を反射、放射又は吸収可能な背景手段と、
該背景手段の方向に光を照射する照射手段と、
前記背景手段により反射若しくは放射された光、又は前記電子部品により反射された光により前記先端部に吸着された前記電子部品の二次元画像を取得する３と、を備えた電子部品装着ヘッドであって、
前記背景手段は、前記軸線と同心の円周の内側に配置され、
前記照射手段と前記第１撮像手段とは、前記軸線と同心の円周の外側に配置されることを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記吸着ノズルが最上端に移動した状態において、前記背景手段と、前記吸着ノズルに吸着された前記電子部品と、前記第１撮像手段への光の入射部とが仮想直線上にあることを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記照射手段と前記吸着ノズルとの間には、前記照射手段から前記電子部品へ光が直接照射されるのを防止する遮蔽板が設けられていることを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記照射手段は、前記第１撮像手段の両側に配置されていることを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記背景手段は、断面が円形又は正多角形をなすことを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記ノズルホルダの前記軸線方向であって、前記背景手段に対向して、前記電子部品の保持位置を検出する第２撮像手段が設けられ、
前記背景手段は、前記電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えることを特徴とする電子部品装着ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子部品装着ヘッドを備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着ヘッド及びこの電子部品装着ヘッドを備えた電子部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載された電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置が知られている。この電子部品装着装置の電子部品装着ヘッドでは、複数の吸着ノズルが上下方向に延びる軸線回りに回動可能なノズルホルダの円周上に、上下方向に移動可能に保持されており、ノズルホルダの中心部に発光素子が配置され、吸着ノズルをはさんで発光素子と対向する位置に受光素子が配置されている。
【０００３】
この電子部品装着ヘッドによれば、吸着ノズルに吸着された電子部品の下端面の高さ位置を受光素子の受光状態より遮光から受光に変わる境界位置として検出することができるため、電子部品が吸着ノズルに正常に吸着されているか否かを判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０９１１９号公報（第６頁、第７頁、図１３、図１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の電子部品装着装置の装着ヘッドでは、回転するノズルホルダの中心部に発光素子が配置されているため、不都合が生じる。すなわち、発光素子は一方向にのみ投光可能であるため、発光素子を受光素子に対向させて固定する必要があり、設計上の制約が大きい。また、発光素子に電源を供給する電源コードをノズルホルダの中心部に通す必要があり、組付けが困難である。
【０００６】
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、設計及び組付けが容易な電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、電子部品を先端部で吸着し、該電子部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、軸線回りに回動可能であり、該軸線と同心の円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、光を反射、放射又は吸収可能な背景手段と、該背景手段の方向に光を照射する照射手段と、前記背景手段により反射若しくは放射された光、又は前記電子部品により反射された光により前記先端部に吸着された前記電子部品の二次元画像を取得する第１撮像手段と、を備えた電子部品装着ヘッドであって、前記背景手段は、前記軸線と同心の円周の内側に配置され、前記照射手段と前記第１撮像手段とは、前記軸線と同心の円周の外側に配置されることである。
【０００８】
請求項２に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、請求項１において、前記吸着ノズルが最上端に移動した状態において、前記背景手段と、前記吸着ノズルに吸着された前記電子部品と、前記第１撮像手段への光の入射部とが仮想直線上にあることである。
【０００９】
請求項３に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、請求項１または２において、前記照射手段と前記吸着ノズルとの間には、前記照射手段から前記電子部品へ光が直接照射されるのを防止する遮蔽板が設けられていることである。
【００１０】
請求項４に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記照射手段は、前記第１撮像手段の両側に配置されていることである。
【００１１】
請求項５に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記背景手段は、断面が円形又は正多角形をなすことである。
【００１２】
請求項６に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記ノズルホルダの前記軸線方向であって、前記背景手段に対向して、前記電子部品の保持位置を検出する第２撮像手段が設けられ、前記背景手段は、前記電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えることである。
【００１３】
請求項７に係る電子部品装着装置の特徴は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子部品装着ヘッドを備えることである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る電子部品装着ヘッドにおいては、複数の吸着ノズルが軸線回りに回動可能なノズルホルダの円周上に移動可能に保持されており、吸着ノズルの内側に背景手段が設けられ、吸着ノズルの外側に照射手段と第１撮像手段とが設けられている。そのため、回転するノズルホルダの中心部に照射手段を配置する必要がなく、設計上の自由度が大きい。また、照射手段に電源を供給する電源コードをノズルホルダの中心部に通す必要がなく、組付けが容易である。したがって、この電子部品装着ヘッドによれば、設計及び組付けを容易にすることができる。
【００１５】
請求項２に係る電子部品装着ヘッドにおいては、吸着ノズルが最上端に移動した状態において、背景手段と、吸着ノズルに吸着された電子部品と、第１撮像手段への光の入射部とが仮想直線上にあるため、背景手段により反射若しくは放射された光、又は電子部品により反射された光が確実に第１撮像手段に入射しコントラストのとれた画像が取得できる。
【００１６】
請求項３に係る電子部品装着ヘッドにおいては、遮蔽板により照射手段から電子部品へ光が直接照射されるのを防止できるため、背景手段により反射又は放射された光が第１撮像手段に入射し、電子部品からの反射光が第１撮像手段に入射することが少なくなり、電子部品の表面の色や状態にかかわらずコントラストのとれた画像が取得できる。
【００１７】
請求項４に係る電子部品装着ヘッドにおいては、照射手段が第１撮像手段の両側に配置されているため、背景手段により反射又は放射される光を十分に得ることができる。
【００１８】
請求項５に係る電子部品装着ヘッドにおいては、背景手段の断面が円形又は正多角形をなしているため、背景手段がノズルホルダといっしょに回動しても、背景手段により反射又は放射される光を十分に得ることができる。
【００１９】
請求項６に係る電子部品装着ヘッドにおいては、背景手段が電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えるため、別途マークを設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
【００２０】
請求項７に係る電子部品装着装置においては、前記電子部品装着ヘッドを備えているため、設計及び組付けを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の電子部品装着装置の斜視図。
【図２】実施形態の電子部品装着ヘッドの正面図。
【図３】実施形態の電子部品装着ヘッドの底面図。
【図４】実施形態の電子部品装着ヘッドの一部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置を具体化した実施形態及び変形形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。
【００２３】
実施形態の電子部品装着装置は、図１に示すように、部品供給装置７０、基板搬送装置６０及び部品移載装着１を備えている。
【００２４】
部品供給装置７０は、基枠８０上に複数のカセット式フィーダ７１を並設して構成したものである。カセット式フィーダ７１は、基枠８０に離脱可能に取り付けた本体７２と、本体７２の後部に設けた供給リール７３と、本体７２の先端に設けた部品取出部７４を備えている。供給リール７３には電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープ（図示省略）が巻回保持され、このテープがスプロケット（図示省略）により所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出部７４に順次送り込まれる。また、部品供給装置７０と基板搬送装置６０の間には、電子部品の保持位置を検出する第２撮像手段としてのＣＣＤカメラ７５が設けられている。なお、部品移載装置１は、図１においては後方に退いているが、電子部品の保持位置を検出する際にはＣＣＤカメラ７５の上方に移動している。そして、この際には、ＣＣＤカメラ７５は、後述するノズルホルダ１７の軸線１６ａ方向であって、後述する反射体１８に対向することになる。
【００２５】
基板搬送装置６０は、プリント基板をＸ軸方向に搬送し、第１搬送装置６１及び第２搬送装置６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置６１（第２搬送装置６２）は、基台６３上に一対のガイドレール６４ａ、６４ｂ（６５ａ、６５ｂ）を互い平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、このガイドレール６４ａ、６４ｂ（６５ａ、６５ｂ）によりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）を互いに対向させて並設して構成されたものである。また、基板搬送装置６０には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプするクランプ装置（図示省略）が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板が装着位置で位置決め固定される。
【００２６】
部品移載装置１はＸＹロボットタイプのものであり、基枠８０上に装架されて基板搬送装置６０および部品供給装置７０の上方に配設され、Ｙ軸サーボモータ２によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ３を備えている。このＹ軸スライダ３には、電子部品を吸着してプリント基板に装着する電子部品装着ヘッド１０が取り付けられている。
【００２７】
詳細には、図２に示すように、電子部品装着ヘッド１０は、Ｘ軸スライダ１１、インデックス軸モータ１５、インデックス軸１６、ノズルホルダ１７、背景手段としての反射体１８、吸着ノズル２１、θ軸モータ２５、Ｚ軸モータ３０、第１撮像手段としてのＣＣＤカメラ４３、照射手段としてのＬＥＤ４４等を有している。そして、Ｘ軸スライダ１１が移動すると、それに伴って電子部品装着ヘッド１０全体も移動するようになっている。このＸ軸スライダ１１は、一対のガイドレール３ａと一対のガイドブロック１１ａとを介して、Ｙ軸スライダ３に移動可能に保持されている。詳細には、一対のガイドレール３ａはＹ軸スライダ３に固定され、Ｙ軸と直交するＸ軸方向に延びている。一対のガイドブロック１１ａはＸ軸スライダ１１に固定され、ガイドレール３ａと嵌合している。また、Ｙ軸スライダ３には図示しないＸ軸サーボモータが固定され、このＸ軸サーボモータの出力軸にはＸ軸方向に延びるボールねじ３ｂが取り付けられている。そして、ボールねじ３ｂは、図示しないボールを介して、Ｘ軸スライダ１１に固定されたボールナット１１ｂに螺合されている。これにより、Ｘ軸サーボモータが回転すると、ボールねじ３ｂが回転し、Ｘ軸スライダ１１はボールナット１１ｂを介してガイドレール３ａに案内されてＸ軸方向に移動し、電子部品装着ヘッド１０全体もＸ軸方向に移動することになる。
【００２８】
Ｘ軸スライダ１１には、水平方向に延びる第１、２フレーム１２、１３が上下に一体として設けられている。第１フレーム１２にはインデックス軸モータ１５が固定され、インデックス軸モータ１５の出力軸にはインデックス軸１６が第１フレーム１２及び後述する従動ギヤ２７、接続体２８、θ軸ギヤ２９を貫通して上下方向に延びる軸線１６ａ回りに回動可能に接続されている。このインデックス軸１６の下端部には円筒状のノズルホルダ１７が固定されており、さらにノズルホルダ１７の下端部には光を反射可能な円筒状の反射体１８が固定されている。そのため、ノズルホルダ１７及び反射体１８は、インデックス軸１６とともに軸線１６ａ回りに回動することになる。これにより、インデックス軸モータ１５を回転させると、ノズルホルダ１７を回転させることができ、後述する全ての吸着ノズル２１を軸線１６ａ回りに回転させることができる。なお、反射体１８として、軸線１６ａに垂直な断面が正多角形をなすものを採用してもよい。反射体１８の断面が円形又は正多角形をなしていれば、反射体１８がノズルホルダ１７といっしょに回転しても、反射体１８により反射される光を十分に得ることができるからである。ただし、インデックス軸１６の軸線１６ａに沿った中央部分を回転しない構造にする場合は、この部分に固定される反射体１８として反射面が平面状をなすものを採用することができる。また、軸線１６ａは上下方向に延びているが、上下方向に対し傾斜していてもよい。
【００２９】
図３に示すように、反射体１８は軸線１６ａと同心の円周１７ａの内側に配置され、反射体１８の下面中央には電子部品Ｐの保持位置を検出するためのマーク１８ａが付されている。このように、反射体１８がマークを備えるため、別途マークを設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。本実施形態においては、反射体１８の下面中央にマーク１８ａを１つ付したが、例えば、反射体１８の下面外周上に複数のマークを付してもよい。さらに、反射体１８の下面外周をマークとすることもできる。なお、図３は電子部品装着ヘッド１０を下方向から見た図である。
【００３０】
ノズルホルダ１７には、軸線１６ａと同心の円周１７ａ上において複数の吸着ノズル２１が上下方向に移動可能に保持されている。図２に示すように、各吸着ノズル２１は、その上端においてスピンドル２０に装着されている。スピンドル２０は、ノズルホルダ１７を上下方向に貫通して摺動可能にされている。スピンドル２０の下端部には他の部分より径の大きい大径部２０ａが形成され、スピンドル２０の上端部には外周に歯部２２ａが形成されたノズルギヤ２２が固定されている。ノズルギヤ２２とノズルホルダ１７との間には圧縮スプリング２３が設けられ、これによりスピンドル２０及び吸着ノズル２１が上方に付勢されるとともに、大径部２０ａによりスピンドル２０及び吸着ノズル２１の上方への移動が規制されている。また、各吸着ノズル２１には、スピンドル２０を介して図示しない吸着ノズル駆動装置から負圧が供給されるようになっている。これにより、各吸着ノズル２１は、電子部品Ｐを先端部２１ａで吸着することができる。
【００３１】
第１フレーム１２にはθ軸モータ２５が固定され、θ軸モータ２５の出力軸には外周に歯部２６ａが形成された駆動ギヤ２６が固定されている。また、インデックス軸１６には外周に歯部２７ａが形成された従動ギヤ２７が軸線１６ａ回りに回動可能に支持されており、従動ギヤ２７の歯部２７ａと駆動ギヤ２６の歯部２６ａとが噛合している。従動ギヤ２７の下端には接続体２８が固定され、接続体２８の下端にはθ軸ギヤ２９が固定されている。これら接続体２８及びθ軸ギヤ２９も、従動ギヤ２７同様、軸線１６ａ回りに回動可能にインデックス軸１６に支持されている。θ軸ギヤ２９の外周には歯部２９ａが形成され、この歯部２９ａと各ノズルギヤ２２の歯部２２ａとが噛合している。これにより、θ軸モータ２５を回転させると、駆動ギヤ２６、従動ギヤ２７、θ軸ギヤ２９及びノズルギヤ２２を介して、全ての吸着ノズル２１を一斉に自転させることができる。
【００３２】
また、第１フレーム１２にはＺ軸モータ３０が固定され、Ｚ軸モータ３０の出力軸にはボールねじ軸３１が接続されている。このボールねじ軸３１は、第１フレーム１２に固定された軸受１２ａ及び第２フレーム１３に固定された軸受１３ａにより、上下方向に延びる軸芯線３１ａ回りに回動可能に支持されている。ボールねじ軸３１は、図示しないボールを介して、Ｚ軸モータ３０の回転運動を直線運動に変換してボールナット３２に伝達する。ボールナット３２は吸着ノズルレバー３３に固定されている。また、第１フレーム１２と第２フレーム１３とに固定され、上下方向に伸びるガイド３４が吸着ノズルレバー３３を貫通しており、吸着ノズルレバー３３はガイド３４に沿って上下方向に摺動可能にされている。この吸着ノズルレバー３３には、スピンドル２０の上端を押圧する押圧部３３ａが突設されている。これにより、Ｚ軸モータ３０を回転させると、ボールねじ軸３１が回転し、吸着ノズルレバー３３はボールナット３２を介してガイド３４に案内されて上下に移動する。吸着ノズルレバー３３が上下に移動すると、押圧部３３ａも上下に移動し、押圧部３３ａが当接しているスピンドル２０及び吸着ノズル２１を上下に移動させることができる。なお、スピンドル２０及び吸着ノズル２１は上下に移動するが、上下方向に対し傾斜する方向に移動するようにしてもよい。
【００３３】
第２フレーム１３にはブラケット４０が懸架され、ブラケット４０には、反射体１８により反射された光により吸着ノズル２１の先端部２１ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得するＣＣＤカメラ４３が固定されている。また、ＣＣＤカメラ４３の電源線及び信号線を束ねたケーブル４６がブラケット４０から引出されている。ブラケット４０の吸着ノズル２１側には、ブラケット４１が固定されており、ブラケット４１には、反射体の方向に光を照射するＬＥＤ４４が装着されたプリント板４７が固定されている。このＬＥＤ４４の電源はＣＣＤカメラ４３の電源線から供給される。ＬＥＤ４４と吸着ノズル２１との間には、ＬＥＤ４４から電子部品Ｐへ光が直接照射されるのを防止する遮蔽板４１ａがブラケット４０と一体として設けられている。また、ブラケット４１には、２個のプリズム４５が設けられている。
【００３４】
図３に示すように、ＣＣＤカメラ４３とＬＥＤ４４とは軸線１６ａと同心の円周１７ａの外側に配置されている。また、ＬＥＤ４４はＣＣＤカメラ４３の両側に夫々３個ずつ配置されている。吸着ノズル２１が最上端に移動した状態において、ＬＥＤ４４から照射された光は矢印で示すように、反射体１８により反射される。この際、ＬＥＤ４４がＣＣＤカメラ４３の両側に配置され、かつ横方向に複数配置されているため、反射体１８により反射される光を十分に得ることができる。なお、本実施形態においては、ＬＥＤ４４を直線状に配置したが、円周１７ａに沿って円弧状に配置してもよい。
【００３５】
図４に示すように、吸着ノズル２１が最上端に移動した状態において、反射体１８と、吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐと、ＣＣＤカメラ４３への光の入射部４１ｂとが仮想直線４８上にある。これにより、反射体１８により反射された光は、矢印で示すように、電子部品Ｐの外周縁及び光の入射部４１ｂを通過し、プリズム４５により反射されてＣＣＤカメラ４３に入射する。また、この吸着ノズル２１は、吸着ノズルレバー３３の押圧部３３ａにより上下に移動される位置にある。すなわち、ＣＣＤカメラ４３は、吸着ノズルレバー３３により上下に移動される位置にある吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得する。なお、ＣＣＤカメラ４３は、この吸着ノズル２１以外の吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得するものであってもよい。この場合は、電子部品Ｐを吸着する吸着ノズル２１が昇降動作を行っている間に他の吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得することができるため、画像取得時間に余裕ができるのみならずタクトタイムを短くすることができる。また、吸着ノズル２１の昇降動作とノズルホルダ１７の回動動作とを並行して行えば、さらにタクトタイムを短くすることができる。
【００３６】
以上の構成をした電子部品装着装置において、電子部品Ｐをプリント基板に装着する動作について説明する。まず、図示しない制御装置が基板搬送装置６０のコンベアベルトを駆動することにより、プリント基板がガイドレール６４ａ、６４ｂ（６５ａ、６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられクランプされて位置決め固定される。
【００３７】
次に、Ｙ軸サーボモータ２及びＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ３及びＸ軸スライダ１１が移動され、電子部品装着ヘッド１０が部品供給装置７０の部品取出部７４まで移動される。
【００３８】
その後、インデックス軸モータ１５が回転されることにより、ノズルホルダ１７が回転され、所定の吸着ノズル２１を装着したスピンドル２０が吸着ノズルレバー３３の押圧部３３ａの下方に割出される。そして、Ｚ軸モータ３０が正転されることにより、吸着ノズルレバー３３が圧縮スプリング２３の付勢力に抗して下方に押下げられ、吸着ノズル２１の先端部２１ａが電子部品Ｐに極めて接近するまで押下げられる。さらに、吸着ノズル駆動装置から吸着ノズル２１に負圧が供給され、吸着ノズル２１の先端部２１ａに電子部品Ｐが吸着保持される。その後、Ｚ軸モータ３０が逆転されることにより、吸着ノズルレバー３３が上方に移動され、圧縮スプリング２３の付勢力により吸着ノズル２１が最上端に移動した状態まで押上げられる。
【００３９】
この状態において、ＬＥＤ４４から光が照射される。この光は反射体１８により反射され、電子部品Ｐの外周縁及び入射部４１ｂを通過し、ＣＣＤカメラ４３に入射する。これにより、反射体１８部分が明るい背景となり、電子部品Ｐ及び吸着ノズル２１の先端部２１ａが暗くなった二次元画像（Ｙ軸方向から見たＸＺ二次元画像）が取得できる。このＸＺ二次元画像はグレースケール又は白黒の２値のＸＺ二次元画像データとして処理され、吸着ノズル２１の先端部２１ａから各電子部品Ｐまでの距離が計算される。この計算データと、設計段階において予め計算された吸着ノズル２１の先端部２１ａからの各電子部品Ｐの基準位置のデータとの差、すなわち「位置ずれ」を求め、閾値と比較する。その結果、「位置ずれ」が閾値を超えている場合は吸着ノズル２１への電子部品Ｐの吸着ミス（電子部品Ｐがない場合及び吸着姿勢が異常の場合）とされ、「位置ずれ」が閾値を超えていない場合は正常であると判断される。ただし、「吸着姿勢が異常の場合」とは、電子部品Ｐの吸着姿勢がプリント基板に装着するための許容範囲にない場合をいう。なお、この「位置ずれ」のデータは、制御装置の記憶エリアに記憶しておき、後述する電子部品Ｐのプリント基板への装着時に使用される。
【００４０】
この際、吸着ノズルレバー３３の押圧部３３ａにより上下に移動される位置にある吸着ノズル２１が最上端に移動した状態において、反射体１８と、この吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐと、ＣＣＤカメラ４３への光の入射部４１ｂとが仮想直線４８上にある。そして、ＣＣＤカメラ４３により二次元画像を取得することができるため、ノズルホルダ１７を回転させることなく、静止した状態において電子部品Ｐの吸着ミスの有無を判断することができる。また、電子部品Ｐがないと判断された場合、直ちに吸着ノズル２１を下降させ、再吸着を行うことができる。さらに、吸着姿勢が異常であると判断された場合、電子部品Ｐを廃棄箱に廃棄するが、この廃棄動作終了後において電子部品Ｐが正常に廃棄されたか否かを判断することができる。以上の動作を繰り返すことにより、複数の吸着ノズル２１に各々電子部品Ｐを吸着する。
【００４１】
次に、Ｙ軸サーボモータ２及びＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ３及びＸ軸スライダ１１が移動され、電子部品装着ヘッド１０がＣＣＤカメラ７５の上方まで移動される。そして、ＣＣＤカメラ７５により、吸着ノズル２１に吸着されたすべての電子部品Ｐの二次元画像（Ｚ軸方向から見たＸＹ二次元画像）が撮像される。このＸＹ二次元画像データから、反射体１８のマーク１８ａからの各電子部品Ｐまでの距離、すなわち各電子部品Ｐの保持位置が計算される。この各電子部品Ｐの保持位置のデータと、設計段階において予め計算されたマーク１８ａからの各電子部品Ｐの基準位置のデータとの差、すなわち「位置ずれ」を求め、制御装置の記憶エリアに記憶しておく。なお、この「位置ずれ」のデータは、後述する電子部品Ｐのプリント基板への装着時に使用される。
【００４２】
次に、Ｙ軸サーボモータ２及びＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ３及びＸ軸スライダ１１が移動され、電子部品装着ヘッド１０が装着位置であるプリント基板の上方まで移動される。この状態において、ＬＥＤ４４から光を照射しＣＣＤカメラ４３により二次元画像を取得して、各電子部品Ｐの有無の確認をすることができる。
【００４３】
そして、インデックス軸モータ１５及びθ軸モータ２５が回転され、電子部品Ｐが所定の位置及び向きにされる。この際、前述のＸＹ二次元画像データに基づいて求められた「位置ずれ」のデータにより微調整が行なわれる。これにより、吸着ノズル２１による電子部品Ｐの吸着位置のばらつきのみならず、経年変化や熱変形等による電子部品装着ヘッド１０の相対位置のずれも吸収して、電子部品Ｐをプリント基板の所定位置に正確に装着することができる。
【００４４】
その後、Ｚ軸モータ３０が正転されることにより、吸着ノズルレバー３３が圧縮スプリング２３の付勢力に抗して下方に押下げられ、吸着ノズル２１の先端部２１ａの電子部品Ｐがプリント基板に装着されるまで押下げられる。この際、前述のＸＺ二次元画像データに基づいて求められた「位置ずれ」のデータにより微調整が行なわれる。すなわち、ＸＺ二次元画像データから電子部品Ｐの高さ（Ｚ方向長さ）を求めることができるため、吸着ノズル２１の下降量（押込み量）を微調整することができ、電子部品Ｐに与える衝撃を小さくすることができる。その後、Ｚ軸モータ３０が逆転されることにより、吸着ノズルレバー３３が上方に移動され、圧縮スプリング２３の付勢力により吸着ノズル２１が最上端に移動した状態まで押上げられる。
【００４５】
この状態において、ＬＥＤ４４から光を照射しＣＣＤカメラ４３により二次元画像を取得して、電子部品Ｐの持ち帰りの有無の確認をする。これにより、電子部品Ｐの持ち帰りがあった場合、直ちに吸着ノズル２１を下降させ、再装着を行うことができる。以上の動作が繰り返されることにより、すべての電子部品Ｐがプリント基板に装着される。最後に、プリント基板のクランプが解除されプリント基板が排出されて、電子部品Ｐを１枚のプリント基板に装着する動作が終了する。
【００４６】
本実施形態の電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においては、複数の吸着ノズル２１が上下方向に延びる軸線１６ａ回りに回動可能なノズルホルダ１７の円周１７ａ上に、上下方向に移動可能に保持されており、吸着ノズル２１の内側に反射体１８が設けられ、吸着ノズル２１の外側にＣＣＤカメラ４３とＬＥＤ４４とが設けられている。そのため、回転するノズルホルダ１７の中心部にＬＥＤ４４を配置する必要がなく、設計上の自由度が大きい。また、ＬＥＤ４４に電源を供給する電源コードをノズルホルダ１７の中心部に通す必要がなく、組付けが容易である。したがって、この電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置によれば、設計及び組付けを容易にすることができる。
【００４７】
また、この電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においては、吸着ノズルレバー３３の押圧部３３ａにより上下に移動される位置にある吸着ノズル２１が最上端に移動した状態において、反射体１８と、この吸着ノズル２１に吸着された電子部品Ｐと、ＣＣＤカメラ４３への光の入射部４１ｂとが仮想直線４８上にある。これにより、ＬＥＤ４４から照射された光が反射体１８により反射され、電子部品Ｐの外周縁及び入射部４１ｂを通過し、ＣＣＤカメラ４３に入射するため、反射体１８部分が明るい背景となり、電子部品Ｐ及び吸着ノズル２１の先端部２１ａが暗くなって、コントラストのとれた画像が取得できる。
【００４８】
さらに、この電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においては、遮蔽板４１ａによりＬＥＤ４４から電子部品Ｐへ光が直接照射されるのを防止できるため、電子部品Ｐからの反射光がＣＣＤカメラ４３に入射することが少なくなり、電子部品Ｐの表面の色や状態にかかわらずコントラストのとれた画像が取得できる。ただし、遮蔽板４１ａによりＬＥＤ４４から電子部品Ｐへの直接光が完全に遮られる必要はなく、電子部品Ｐ及び吸着ノズル２１の先端部２１ａの画像と背景となる反射体１８の画像とのコントラストが得られる程度に光量を制限できればよい。
【００４９】
また、この電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においては、第１撮像手段及び第２撮像手段としてＣＣＤカメラ４３、７５を用いたが、二次元画像を取得することができるものであればよく、例えばＣＭＯＳカメラであってもよい。
【００５０】
次に、変形形態１に係る電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置について説明する。変形形態１の電子部品装着装置の主な機械的構成は、図１〜４に示す実施形態の電子部品装着装置と同様であり、同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。ただし、ＬＥＤ４４の代わりに紫外線を照射する紫外線照射装置を採用し、反射体１８の代わりに紫外線を吸収し可視光を放射する蛍光面を有する蛍光体を採用している。そして、ＣＣＤカメラ４３には紫外線フィルタが装着されており、遮蔽板４１ａは設けられていない。その他の機械的構成は実施形態と同様である。
【００５１】
以上の構成をした電子部品装着装置においては、電子部品装着ヘッド１０が実施形態と同様の位置にある場合、紫外線照射装置から照射された紫外線が蛍光体で吸収されるとともに、蛍光体から可視光が放射される。この可視光が電子部品Ｐの外周縁及び入射部４１ｂを通過し、ＣＣＤカメラ４３に入射する。なお、ＣＣＤカメラ４３には紫外線フィルタが装着されており、電子部品Ｐで反射された紫外光は除去されるため、遮蔽板４１ａを取除くことができる。この変形形態１の電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においても、実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【００５２】
次に、変形形態２に係る電子部品装着ヘッド及び電子部品装着装置について説明する。変形形態２の電子部品装着装置の主な機械的構成も、図１〜４に示す実施形態の電子部品装着装置と同様であり、同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。ただし、遮蔽板４１ａを取除くとともに、反射体１８の代わりに光を吸収する黒色面を有する吸収体を採用している。この黒色面としては、例えば吸収体の表面に黒色塗料を塗布したものを用いることができる。その他の機械的構成は実施形態と同様である。
【００５３】
以上の構成をした電子部品装着装置においては、電子部品装着ヘッド１０が実施形態と同様の位置にある場合、ＬＥＤ４４から照射された光が電子部品Ｐ及び吸着ノズル２１の先端部２１ａで反射され、ＣＣＤカメラ４３に入射する。そして、電子部品Ｐ及び先端部２１ａで反射された光により電子部品Ｐ及び先端部２１ａが明るく、背景が暗い二次元画像が得られる。すなわち、変形形態２においては、電子部品Ｐ及び先端部２１ａと背景との明暗が実施形態及び変形形態１の場合と逆になる。この変形形態２の電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置においても、実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【００５４】
以上、本発明の電子部品装着ヘッド１０及び電子部品装着装置を実施形態及び変形形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１０…電子部品装着ヘッド、１６ａ…軸線、１７…ノズルホルダ、１７ａ…円周、１８…背景手段（反射体）、１８ａ…マーク、２１…吸着ノズル、２１ａ…先端部、４１ａ…遮蔽板、４１ｂ…入射部、４３…第１撮像手段（ＣＣＤカメラ）、４４…照射手段（ＬＥＤ）、４８…仮想直線、７５…第２撮像手段（ＣＣＤカメラ）、Ｐ…電子部品。
【図１】
2011176344.tif 000003
【図２】
2011176344.tif 000004
【図３】
2011176344.tif 000005
【図４】
2011176344.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
しかし、上記従来の電子部品装着装置の装着ヘッドには、回転するノズルホルダの中心部に発光素子が配置されているが、電子部品の保持位置を検出するためのマークを設けることについては何ら考慮がなされていなかった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、電子部品の保持位置を検出するためのマークを電子部品装着ヘッドの背景手段に設けることで部品点数の削減を図ることができる電子部品装着装置を提供するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る電子部品装着ヘッドの特徴は、電子部品を先端部で吸着し、該電子部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、軸線回りに回動可能であり、該軸線と同心の円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、前記軸線と同心の円周の内側に配置された背景手段と、前記円周の外側に配置され、前記先端部に吸着された前記電子部品と前記背景手段との明暗により前記電子部品の二次元画像を取得する第１撮像手段と、を備えた電子部品装着ヘッド、及び前記ノズルホルダの前記軸線方向であって、前記背景手段に対向して、前記電子部品の保持位置を検出する第２撮像手段が設けられ、前記背景手段は、前記電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えることである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項１に係る電子部品装着装置においては、複数の吸着ノズルが軸線回りに回動可能なノズルホルダの円周上に移動可能に保持されており、前記円周の内側に背景手段が設けられ、前記円周の外側に第１撮像手段が設けられ、背景手段が電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えるため、別途マークを設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を先端部で吸着し、該電子部品をプリント基板上に装着する複数の吸着ノズルと、
軸線回りに回動可能であり、該軸線と同心の円周上において前記複数の吸着ノズルを移動可能に保持するノズルホルダと、
前記軸線と同心の円周の内側に配置された背景手段と、
前記円周の外側に配置され、前記先端部に吸着された前記電子部品と前記背景手段との明暗により前記電子部品の二次元画像を取得する第１撮像手段と、を備えた電子部品装着ヘッド、及び
前記ノズルホルダの前記軸線方向であって、前記背景手段に対向して、前記電子部品の保持位置を検出する第２撮像手段が設けられ、
前記背景手段は、前記電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月28日(2011.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項１に係る電子部品装着装置においては、複数の吸着ノズルが軸線回りに回動可能なノズルホルダの円周上に移動可能に保持されており、前記円周の内側に背景手段が設けられ、前記円周の外側に第１撮像手段が設けられ、背景手段が電子部品の保持位置を検出するためのマークを備えるため、別途マークを設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２０
【補正方法】削除
【補正の内容】