(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着用ヘッドのノズルに吸着された部品に対して一側方から光を照射する照射部と、上記部品を挟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からなる光学的検知手段を備え、この光学的検知手段により受光部における一定の検出ライン上での上記部品の投影を検出し、それに基づいて上記吸着ヘッドによる部品吸着位置を求めるようになっている表面実装機の部品認識装置において、上記受光部に、照射部から照射された部品投影のための特定方向の検出光のみを全反射させつつ上記検出ライン上に導く一方、上記検出光以外の光を上記検出ラインに至ることなく透過させるプリズムを設け、さらに、投影の検出の際に上記部品とプリズムとの間に位置する遮光部材を設けるとともにこの遮光部材に上記特定方向の光を通すスリットを形成したことを特徴とする表面実装機の部品認識装置。
【請求項２】
上記プリズムとして、臨界角が４５°未満で、かつ４５°に近い値となる直角プリズムを用いるとともに、上記特定方向の光がプリズムの傾斜辺に対して垂直に入射し、順次等辺で全反射することにより１８０°方向変換させられた後、上記検出ラインに至るように上記プリズム及び検出ラインを配設したことを特徴とする請求項１記載の表面実装機の部品認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を照射する照射部と受光部とを有する光学的検知手段を用い、吸着用ヘッドに吸着された部品の投影の検出に基づいて部品吸着位置を検出する表面実装機の部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットにノズルを有する吸着用ヘッドを搭載し、部品供給部のテープフィーダー等からＩＣ等の小片状の電子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表面実装機は一般に知られている。
【０００３】
このような表面実装機において、図６に示すように、吸着用ヘッドのノズルＮに吸着された部品に対して一側方から光を照射する照射部Ａ１と、部品を挟んで照射部Ａ１と対向する位置で光を受光する受光部Ａ２とからなる光学的検知手段Ａをヘッドユニットに設け、この光学的検知手段Ａの照射部Ａ１と受光部Ａ２との間におけるノズル軸線と直交する検出面（照射部Ａ１から照射されて受光部Ａ２に達する光が通る平面）上に位置する吸着部品の投影を検出し、それに基づいてその部品吸着位置を検出するようにした部品認識装置も知られている。
【０００４】
同図に示す従来の光学的検知手段Ａにおける照射部Ａ１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いた点状の光源Ｂと、シリンドリカルレンズＣ等のレンズ系とを有し、上記光源Ｂから放射されて広がった拡散光を上記レンズ系により上記検出面上で平行光となるように屈曲させ、この平行光線を吸着部品に向けて照射するようになっており、一方、受光部Ａ２はＣＣＤ等を用いたラインセンサＤを備え、このラインセンサＤによる受光量に基づき、一定の検出ライン上で吸着部品の投影を検出するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の構造では、通常、受光部Ａ２に遮光板が設けられ、この遮光板に形成されたスリットを介してラインセンサＤに照射光が入射するようになっている。つまり、外乱光を遮光して、上記光源Ｂから照射された平行光のみをラインセンサＤで受光するように構成されている。
【０００６】
しかし、スリットを設けるだけでは必ずしも充分ではなく、例えば、外乱光がスリット部分で散乱してその光がラインセンサＤに入射し、これにより部品の認識結果に影響を与える場合がある。そのため、部品の認識精度を高める観点からは、このような外乱光の入射をより確実に遮断することが望まれる。
【０００７】
本発明は、外乱光をより確実に遮光することにより部品の認識精度を効果的に高めることができる表面実装機の部品認識方法及び同装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明は、吸着用ヘッドのノズルに吸着された部品に対して一側方から光を照射する照射部と、上記部品を挟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からなる光学的検知手段を備え、この光学的検知手段により受光部における一定の検出ライン上での上記部品の投影を検出し、それに基づいて上記吸着ヘッドによる部品吸着位置を求めるようになっている表面実装機の部品認識装置において、上記受光部に、照射部から照射された部品投影のための特定方向の検出光のみを全反射させつつ上記検出ライン上に導く一方、上記検出光以外の光を上記検出ラインに至ることなく透過させるプリズムを設け、さらに、投影の検出の際に上記部品とプリズムとの間に位置する遮光部材を設けるとともにこの遮光部材に上記特定方向の光を通すスリットを形成したものである。
【０００９】
この装置によれば、部品投影のための特定方向の検出光のみが検出ラインに至り、それ以外の光、すなわち外乱光は検出ラインに至ることなくプリズムを透過する。そのため、検出ラインへの外乱光の入射が効果的に防止される。特に、投影の検出の際に上記部品とプリズムとの間に位置する遮光部材を設けられ、この遮光部材に上記特定方向の光を通すスリットが形成されている結果、上記検出ラインでの外乱光の受光がより確実に防止されることとなる。
【００１０】
この場合、上記プリズムとして、臨界角が４５°未満で、かつ４５°に近い値となる直角プリズムを用いるとともに、上記特定方向の光がプリズムの傾斜辺に対して垂直に入射し、順次等辺で全反射することにより１８０°方向変換させられた後、上記検出ラインに至るように上記プリズム及び検出ラインを配設するようにすれば、最も基本的な形態のプリズムを用いた簡単な構成で上記作用効果を得ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１および図２は本発明に係る表面実装機の一例を示している。同図に示すように、表面実装機（以下、実装機と略す）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、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。上記コンベア２の前後側方には、それぞれ多数列のテープフィーダ４ａ等からなる部品供給部４が設けられている。
【００１４】
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、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２の方向）および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。
【００１５】
すなわち、上記基台１には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール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１５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が移動可能に保持され、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、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、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、それぞれ駆動位置を検出するエンコーダ１０，１６が設けられている。
【００１６】
また、上記ヘッドユニット５には吸着用ヘッド２０が設けられている。この吸着用ヘッド２０は、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能となっており、詳しく図示していないが、Ｚ軸サーボモータ２２を駆動源とする昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ２４を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。吸着用ヘッド２０の下端には部品吸着用のノズル２１が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段からノズル２１に負圧が供給されて、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００１７】
さらにヘッドユニット５の下部には、上記各ノズル２１に吸着された部品２９の吸着状態を検出するための検知ユニット３０（光学的検知手段）が設けられている。
【００１８】
検知ユニット３０は、図３及び図４に示すように、上記吸着用ヘッド２０のノズル２１に吸着された部品２９が所定認識高さにされたときに位置する空間を挟んで相対向する照射部３０ａと受光部３０ｂとを有している。
【００１９】
上記照射部３０ａは、上記ノズル２１に吸着された部品２９に光を照射するもので、発光ダイオードからなる点状の光源３１と、シリンドリカルレンズ３２とを備えており、光源３１からの光を検出面上で平行光とするように構成されている。
【００２０】
一方、受光部３０ｂは、ＣＣＤセンサ等の受光素子を線状に配列したラインセンサ３４（検出ライン）とプリズム３３とを有しており、照射部３０ａからの光をプリズム３３で反射させながらラインセンサ３４に入射するように構成されている。
【００２１】
上記プリズム３３は、最も基本的な形態であるいわゆる直角プリズムで、本願においては、臨界角が４５°未満であって、４５°に極力近い値のものが用いられている。プリズム３３は、図４に示すように、光源３１からの光、すなわち検出面上の平行光Ｌ（特定方向の光）に対して傾斜辺３３ａが直交し、かつ等辺３３ｂ，３３ｃが上下に位置するように配置されており、後に詳述するように、上記平行光Ｌを１８０°方向変換させるようになっている。なお、ラインセンサ３４は、その受光面がプリズム３３の傾斜辺３３ａに対向するように配置されており、プリズム３３で１８０°方向変換された平行光Ｌを受光するようになっている。
【００２２】
以上のような部品認識装置を備えた実装機においては、ヘッドユニット５の吸着用ヘッド２０で部品供給部から部品が吸着された後、部品認識処理として、上記検知ユニット３０の照射部３０ａと受光部３０ｂとの間の検出面上に部品２９が位置するように吸着部品２９の高さ位置が調整された状態で、照射部３０ａから部品２９に平行光Ｌが照射され、受光部３０ｂで受光量が調べられることにより部品２９の投影が検出される。この投影の検出に基づいて従来から知られているような方法で部品吸着位置が調べられ、例えば、部品２９が回転されつつ投影幅及び投影中心位置等が検出され、そのデータに基づいて部品吸着位置のずれが求められる。そして、部品吸着位置のずれに応じた部品装着位置の補正が行われる。
【００２３】
このように検知ユニット３０を用いて部品認識処理が行われる場合に、当実施形態の装置によると、上記のように照射部３０ａからの平行光Ｌをプリズム３３で反射させながらラインセンサ３４に導くため、ラインセンサ３４への外乱光の入射が有効に防止され、これにより部品認識精度が高められる。
【００２４】
この作用について図５を用いて具体的に説明すると、上記照射部３０ａから照射された平行光Ｌは、プリズム３３の傾斜辺３３ａを透過してまず上側の等辺３３ｂに入射する。この際、等辺３３ｂに対する平行光Ｌの入射角は４５°であって、プリズム３３の臨界角より大きいので、平行光Ｌは等辺３３ｂで全反射され、９０°下方に方向変換される。そして、下側の等辺３３ｃで同様に全反射されつつ９０°方向変換された後、傾斜辺３３ａから出射されてラインセンサ３４に至ることとなる。
【００２５】
一方、平行光Ｌと平行でない光、例えば、平行光Ｌに対して上方に角度αを有する光Ｌａ（つまり、斜め上方から傾斜辺３３ａに入射する光）は、傾斜辺３３ａの透過に伴い若干屈折されて上側の等辺３３ｂに入射する。この場合、等辺３３ｂに対する光Ｌａの入射角は４５°より大きくなるので、光Ｌａは等辺３３ｂで全反射されて下側の等辺３３ｃに入射する。この際、等辺３３ｂに対する光Ｌａの入射角と反射角とは等しいため、等辺３３ｃに対する光Ｌａの入射角は４５°よりも小さくなる。そのため、臨界角よりも小さい角度で等辺３３ｃに入射する光Ｌａは等辺３３ｃを透過することとなる。なお、入射角が４５°より小さく、かつ臨界角よりも大きい場合には、光Ｌａは等辺３３ｃで全反射するが、上述のように臨界角は４５°未満であって、かつ４５°に極めて近い値となっているので、斜め上方からの光Ｌａの大部分は等辺３３ｃを透過することとなりラインセンサ３４には殆ど至ることがない。
【００２６】
一方、平行光Ｌに対して下方に角度βを有する光Ｌｂ（つまり、斜め下方から傾斜辺３３ａに入射する光）の場合も、傾斜辺３３ａの透過に伴い若干屈折されつつ上側の等辺３３ｂに入射する。しかし、この場合には、等辺３３ｂに対する光Ｌｂの入射角が上記光Ｌａの場合とは逆に４５°より小さくなるので、光Ｌｂの大部分は等辺３３ｂを透過することとなる。
【００２７】
そのため、上記光Ｌａ、Ｌｂ等、平行光Ｌ以外のいわゆる外乱光はラインセンサ３４に至ることがなく、これによりラインセンサ３４への外乱光の入射が有効に防止される。従って、遮光板に形成されたスリットを介して平行光をラインセンサで受光するようにしていた従来のこの種の装置と比較すると、外乱光の影響が極めて低く、投影検出の精度が高められる。
【００２８】
ところで、上記検知ユニット３０は、本発明に係る部品認識装置の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２９】
例えば、上記検知ユニット３０の構成に加え、図４中に破線で示すように遮光板３５（遮光部材）を設け、これに形成されたスリット３６を介して平行光Ｌをプリズム３３に入射するようにしてもよい。このようにすれば、遮光板３５で大部分の外乱光を遮光することができるため、ラインセンサ３４への外乱光の入射をより効果的に防止することが可能となる。
【００３０】
また、上記検知ユニット３０では、プリズムとして、臨界角が４５°未満であって、かつ４５°に極力近い値となる直角プリズムを用いているが、プリズムの形状や臨界角はこれに限られるものではなく、外乱光の受光を有効に防止し得るように適宜選定するようにすればよい。但し、直角プリズムは、プリズムの形態としては最も基本的なものであるから、簡単、かつ安価な構成で上記の作用効果を得ることができる、という利点がある。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、光学検知手段の照射部から部品に光を照射し、その投影を受光部の検出ライン上で検出するようにした装置において、受光部にプリズムを設け、このプリズムにより部品投影のための特定方向の検出光のみを全反射させつつ上記検出ライン上に導きつつ、上記検出光以外の光を上記検出ラインに至ることなく透過させるようにしたので、検出ラインでの外乱光の受光を有効に防止することができ、部品の認識精度を高めることができる。特に、投影の検出の際に上記部品とプリズムとの間に位置する遮光部材が設けられ、この遮光部材に上記特定方向の光を通すスリットが形成されているので、上記検出ラインでの外乱光の受光がより確実に防止される。
【００３２】
特に、上記プリズムとして、臨界角が４５°未満で、かつ４５°に近い値となる直角プリズムを用いるとともに、上記特定方向の光がプリズムの傾斜辺に対して垂直に入射し、順次等辺で全反射することにより１８０°方向変換させられた後、上記検出ラインに至るように上記プリズム及び検出ラインを配設するようにすれば、最も基本的な形態のプリズムを用いた簡単な構成で上記作用効果を得ることができる。
【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】検知ユニットの構成を示す平面模式図である。
【図４】検知ユニットの構成を示す正面模式図である。
【図５】検知ユニットの作用を説明するプリズムの模式図である。
【図６】従来の装置を示す平面模式図である。
【符号の説明】
５  ヘッドユニット
２０  吸着用ヘッド
２１  ノズル
２９  部品
３０  検知ユニット
３０ａ  照射部
３０ｂ  受光部
３１  光源
３２  シリンドリカルレンズ
３３  プリズム
３３ａ  傾斜辺
３３ｂ  等辺
３４  ラインセンサ
Ｌ  平行光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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