JPS61167803A - 電子部品の保持位置検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、バキュームによる吸着や把持爪による把持等
によって電子部品を保持する電子部品保持装置における
電子部品の保持位置を検出する方法と、部品位置検出装
置を備えた電子部品保持装置とに関するものである。

従来の技術 上記のような電子部品保持装置は、電子部品をプリント
基板に自動的に装着する装置等において広く使用されて
いる。

そして、特開昭５８−２１３４９６号公報には、この種
の電子部品保持装置によって保持された電子部品を撮像
装置により撮像し、電子部品の保持位置が正規の位置か
ら外れている場合には電子部品を保持している部品保持
ヘッド自体を回転させたり、電子部品を取り付けるべき
プリント基板あ位置を補正したりすることによって実質
上その外れを解消することが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記公報に記載されている装置において
は、撮像装置が電子部品からの反射光によって電子部品
を撮像するようにされているため電子部品の表面の粗さ
や色の影響を受は易く、電子部品の中には位置の検出が
困難なものがあった。

特に、一つの撮像装置によって多種類の電子部品を撮像
する場合には、すべての電子部品の位置を正確に検出す
ることが困難であるという問題があった。

問題点を解決するための手段 本願の第一発明は上記の問題点を解決するために、電子
部品保持装置に保持された電子部品に一方向から光を当
て、その投影像の位置を検出することにより電子部品の
保持位置を検出するようにじたものである。

また、本願の第二発明は同じく上記の問題点を解決する
ために、吸着ヘッド本体とそれから延び出して先端面に
おいて電子部品をバキュームにより吸着する吸着管とを
備えた吸着ヘッドにより電子部品を吸着して保持する電
子部品保持装置において、前記吸着ヘッド本体の少なく
とも前記吸着力 管の中心線を中心とする一定範囲内に位置する部分を透
明材料で構成し、かつ、吸着管の中心線に平行な方向に
光を投光する投光器と、吸着管に吸着された電子部品の
上記光による投影像を撮像する撮像装置とを設けたもの
である。

上記投光器と撮像装置との最も単純な配置は互に同軸的
に対向する配置であるが、両者をこのように配置するこ
とは不可欠ではなく、投光器から吸着ヘッドを透過して
撮像装置に至る光の通過経路中にプリズム等の反射手段
を設けて光の向きを変えることにより、投光器と撮像装
置との配置を周辺の状況に合わせて適宜変更することが
可能である。

また、特に望ましい態様においては、前記吸着ヘッド本
体を、筒部材に軸方向に距離を隔てて互に平行に２枚の
透明板を固定してその筒部材の内側に実質的に気密な空
間を形成し、かつ、筒部材にその空間をバキューム源に
接続するための接続通路を形成する一方、上記２枚の透
明板の一方にそれを厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し
て、その貫通孔に吸着管を挿入して固定したものとする
ことができる。

作用および効果 上記第一発明におけるように電子部品の投影像の位置を
検出することにより電子部品の保持３位置を検出する場
合には、あらゆる種類の電子部品の位置を正確に検出す
ることができる。投影像は電子部品の表面粗さや色の影
響を受けることがないからである。勿論、投影像による
場合には電子部品の輪郭に囲まれた内側の構造を知るこ
とはできないのであるが、電子部品の保持位置を検出す
るためには輪郭が正確に検出し得れば十分であり、゛　
差支えはないのである。

また、上記第二発明におけるように吸着ヘッド本体の少
なくとも吸着管の中心線を中心とする一定範囲内に位置
する部分を透明材料で構成すれば、吸着管の中心線に平
行な方向に光を透過させることができ、電子部品の正確
な位置検出が一層容易になるとともに、何物にも妨げら
れることなく電子部品の完全な投影像を得ることができ
る。しかも、第二発明は電子部品の投影像を撮像装置に
より直接撮像するものであるため、装置の構造が簡単と
なるとともに位置の検出精度を高めることが容易となる
効果が得られる。　□ また、前述のようにプリズム等の反射手段を用いて投光
器から撮像装置に至る光の向きを変える場合には、投光
器と撮像装置との相対的な位置関係を任意に変更するこ
とができ、設計の自由度が向上する特有の効果が得られ
る。

また、吸着ヘッド本体を前述のように筒部材とその筒部
材に軸方向の距離を隔てて互に平行に固定された２枚の
透明板とから成るものとし、その吸着ヘッドの内側に形
成される空間を筒部材に形成した接続通路によってバキ
ューム源に接続するとともに吸着管を透明板の一方に形
成した貫通孔に挿入して固定すれば、吸着管をバキュー
ム源に接続するための通路の投影像が撮像装置により撮
像されることがない利点が得られる。すなわち、吸着管
をバキューム源に接続する通路を透明体内部に形成して
も光はその通路をある程度透過するため一応目的を達す
ることができるのであるが、透明体を透過する光が通路
の内周面で反射することを避は得ず、通路の投影像が撮
像装置によって撮像されることを完全に防止することは
困難なのであるが、上記のように筒部材と２枚の平行な
透明板とに囲まれた空間を通路として利用すればそのよ
うな不具合を完全に回避することができるのである。

実施例 以下、第一発明と第二発明とに共通の実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図は電子部品をプリント基板に自動的に装着する装
着装置の主要部を示す正面断面図であるが、この装着装
置は本体フレーム４０によって垂直な軸線のまわりに回
転可能に保持された回転軸５０を備えている。この回転
軸５０の上端部には回転板５２が固定され、この回転板
５２の外周部には等角度間隔で１２個のカムフォロワ５
４が取り付けられており、これらカムフォロワ５４が水
平軸線まわりに回転するカム５６と係合するようにされ
ている。これによりカム５６が１回転する毎に回転板５
２および回転軸５０が３０度ずつ間欠的に回転させられ
ることとなる。

回転軸５０の下端部には間欠回転盤５８が固定されてお
り、この間欠回転盤５８に部品保持装置たる吸着ヘッド
ユニット６０が１２組、等角度間隔に取り付けられてい
る。これら吸着へッドユニソト６０はすべて第２図およ
び第３図に示す構造を有するものである。第２図から明
らかなように、間欠回転盤５８の外周部には２本ずつ対
になったロッド６２が垂直な姿勢でかつ軸方向に移動可
能に取り付けられており、それらの゛両端が連結部材６
３および６４により互に連結されている。上方の連結部
材６３にはカムフォロワ６５が取り付けられ、このカム
フォロワ６５が第１図に示されているカム６６に係合さ
せられている。カム６６は本体フレーム４０に固定され
ており、外周面に水平面に対して傾斜して形成された環
状のカム溝６７を備えているため、間欠回転盤５８の回
転につれてロッド６２が昇降させられる。また、下方の
連結部材６４には軸部材６８によってヘッド保持体たる
アーム６９が固定されており、このアーム６９には部品
保持ヘッドとしての吸着ヘッド７０が取り付けられてい
る。

各吸着ヘッド７０は、第３図に最も明瞭に示されている
ように、金属製の筒部材８０の両端にガラスまたは合成
樹脂製の透明板８２．８４が固定されて成るヘッド本体
部８６を備えている。このヘッド本体部８６の内部には
実質的に気密な空間が形成されており、下方の透明板８
４にこの空間に連通ずる上下方向の貫通孔が形成され、
この貫通孔に吸着管８８が圧入されている。へ・ノド本
体部８６は外筒９０に相対回転不能かつ軸方向に摺動可
能に嵌合されるとともに、常にはスプリング９２によっ
てストフパ９４に当接する下降端位置に保持される。外
筒９０は前記アーム６９に上下方向に形成された貫通孔
に回転可能かつ軸方向に摺動可能に嵌合されており、常
にはスプリング９６によりフランジ９８がアーム６９に
当接する上昇端位置に保たれ、また、゛外筒９０の上端
には、吸着ヘッド７０の中心線、すなわち吸着管８８の
中心線を中心とする内周摩擦面１００を備えた被駆動回
転体１０２が螺合により固定されており、この被駆動回
転体１０２と上記スプリング９６とはカバー１０４によ
り覆われている。

上記アーム６９には吸着ヘッド７０、詳細には外筒９０
およびヘッド本体部８６の回転を防止するブレーキ装置
１１０が設けられている。ブレーキ装置１１０は摩擦部
材１１２．レバー１１４゜スプリング１１５等を備えて
いる。レバー１１４はアーム６９にピン１１６により中
間部を回動可能に取り付けられており、一方の端部に摩
擦部材１１２が固定され、他方の端部とアーム６９との
間にスプリング１１５が装着されている。摩擦部材１１
２はアーム６９に形成された貫通孔に嵌入し、その先端
部がスプリング１１５の付勢力によって外筒９０の外周
面に押し付けられ、吸着ヘッド７０の回転を防止するよ
うにされている。

前記吸着管８８は、ヘッド本体部８６内に形成された空
間、筒部材８０に形成された接続通路１１７、外筒９０
に形成された接続通路１１８．アーム６９および軸部材
６８に形成された通路１１９および１２０を経て、前記
間欠回転盤５８および回転軸５０に形成された通路１２
２および１２４に連通させられ、さらに、継手１２６を
経てボー）１２８において図示しないバキューム装置に
接続されている。通路１２０と１２２との接続部には切
換弁１３０が設けられ、これが図示しない弁操作装置に
よって切り換えられることにより吸着管８８がバキュー
ム装置と大気とに択一的に連通させられるようになって
いる。

各吸着へラド７０は、間欠回転盤５８の間欠的な回転に
伴って第４図に示すＡないししの１２の位置で停止させ
られる。そして、位置Ａにおいて図示しない部品供給装
置から電子部品を受は取り、それを位置Ｇにおいてプリ
ント基板に装着する。

位置Ａが部品受取位置、位置Ｇが部品装着位置となって
いるのである。また、位置Ｃと位置Ｅとにはそれぞれ部
品位置検出装置１４０とヘッド回転１４２とが設けられ
て位置Ｃが部品位置検出位置、位置Ｅが部品位置変更位
置とされている。さらに、位置りにおいては、位置Ｃに
おいて検出された電子部品が予定のものと異なる形状の
ものであった場合に切換弁１３０が切り換えられて誤っ
た電子部品が吸着ヘッド７０から解放されるようになっ
ている。部品位置検出装置１４０は電子部品の輪郭を検
出するものであるから電子部品の位置のみならず種類も
検出することができるのである。

部品位置検出装置１４０は、第５図から明らかなように
、本体フレーム４０に固定の補助フレーム１４４に組み
付けられた投光器１４６．プリズム装置１４８および撮
像装置１５０を備えている。

投光器１４６はブラケット１５２によって補助フレーム
１４４に固定され、部品位置検出位置Ｃに停止した吸着
ヘッド７０の真上に位置するようにされている。投光器
１４６から投光された光は吸着ヘッド７０を透過した後
、プリズム装置１４８の２個のプリズム１５４によって
９０度ずつ向きを変えられ、撮像装置１５０に入光する
。撮像装置１５０はレンズ１５６を備え、このレンズ１
５６によって図示しない固体撮像素子面上に結ばれる電
子部品Ｗの投影像を二値化信号に変換するものである。

撮像装置１５０はブラケット１６０によって補助フレー
ム１４４に取り付けられているが、ブラケット１６０の
高さが調節ねじ１６２により調節されることによって焦
点距離の調節が可能とされている。なお、１６４は撮像
装置１５０のパワーユニットである。

前記ヘッド回転装置１４２は第３図に示されている被駆
動回転体１０２に摩擦係合してこれを回転させる回転駆
動体を備えている。回転駆動体は機械的にあるいは流体
圧力で半径方向外向きに拡張させられる拡張部を有して
おり、この拡張部が被駆動回転体１０２の内側へ嵌入し
た上で拡張させられることにより摩擦係合し、駆動回転
体の回転に伴って吸着ヘッド７０を吸着管８８の中心線
のまわりに回転させるようになっている。ただし、この
ヘッド回転装置１４２は本発明を理解する上で不可欠な
ものではないので詳細な説明は省略する。

次に本電子部品装着装置全体の作動を説明する。

第４図における位置Ａ（部品受取位置）に停止した吸着
ヘッド７０が部品供給装置から電子部品Ｗを受は取って
いる間に、位置Ｃ（部品位置検出位置）に停止した吸着
ヘッド７０においては電子部品Ｗの吸着ヘッド７０の中
心線まわりの回転姿勢を含む部品位置が検出され、位置
Ｅ（部品位置変更位置）においてはヘッド回転装置１４
２によって吸着ヘッド７０が回転させられ、電子部品Ｗ
の吸着ヘッド中心線まわりの回転姿勢が変更され、さら
に、位置Ｇ（部品装着位置）においてはプリント基板へ
の電子部品Ｗの装着が行われる。なお、位置Ｃにおいて
検出された部品位置が電子部品Ｗの中心線と吸着ヘッド
７０の中心線とのずれを含むものであった場合には、そ
の吸着ヘッド７０が位置Ｇに停止させられる直前にプリ
ント基板の位置が上記中心線のずれを解消するのに必要
な量だけ基板位置決め装置によって補正される０以上の
各位置における作動はそれぞれ異なる吸着ヘッド７０に
対して同時に並行して行われるのであるが、以下、１個
の吸着ヘッド７０に着目して各位置における作動を詳細
に説明する。

位置Ａに吸着ヘッド７０が停止した状態においては、部
品供給装置の多数の部品供給ユニットのうち選ばれたも
のが吸着ヘッド７０の真下に位置決めされるとともに、
その部品供給ユニットに保持された電子部品保持テープ
からカバーテープが剥がされて電子部品Ｗの取出しが可
能な状態となっている。したがって、第３図において、
図示しないカム装置により駆動されるヘッド押下装置が
被駆動回転体１０２に当接してこれをスプリング９６の
付勢力に抗して押し下げれば、ヘッド本体部８６および
吸着管８８もそれに伴って下降し、吸着管８８の下端面
が電子部品Ｗの上面に当接する。被駆動回転体１０２お
よび外筒９ｏはそれ以後も押し下げられるのであるが、
ヘッド本体部８６および吸着管８８はスプリング９２の
圧縮によって停止状態を保つことを許容される。この状
態においては吸着管８８はバキューム装置に連通させら
れているため電子部品Ｗが吸着管８８に吸着され、次に
ヘッド押下装置の作用が解除されて吸着ヘッド７０が上
昇すれば電子部品Ｗもそれに伴って上昇し、装着装置に
よる部品供給装置からの電子部品Ｗの受取りが終了する
。

このように電子部品Ｗを受は取った吸着ヘッド７０が位
置Ｃに停止させられれば、吸着ヘッド７０は第５図に示
すように投光器１４６とプリズム装置１４８との間に位
置させられる。したがって、投光器１４６から投光され
た光により撮像装置１５０の固体撮像素子面に電子部品
Ｗの投影像が結ばれる。撮像装置１５０はこの投影像を
二値化信号に変換し、図示しない制御装置に出力する。

制御装置はその二値化信号と制御装置自身のメモリに予
め記憶させられている正規の電子部品Ｗの位置を示す二
値化信号とを比較し１．電子部品Ｗの正規の位置に対す
る姿勢誤差Δθと中心位置誤差ΔＸおよびΔＹとを演算
する。

以上のように部品位置検出が行われた後、吸着ヘッド７
０が位置Ｅに停止すれば、その吸着ヘッド７０はヘッド
回転装置１４２の駆動回転体の真下に位置することとな
る。したがって、この駆動回転体が被駆動回転体１０２
の内周摩擦面１００に摩擦係合することが可能であり、
駆動回転体がサーボモータにより回転させられることに
よって吸着ヘッド７０が上記姿勢誤差Δθを解消するの
に必要な角度だけ回転させられることとなる。

以上のようにして姿勢誤差が除かれた後、吸着ヘッド７
０が位置Ｇに停止する時期には、プリント基板位置決め
装置によってプリント基板が前記中心位置誤差ΔＸ、Δ
Ｙだけ補正された位置に位置決めされている。したがっ
て、図示しないヘッド押下装置により吸着ヘッド７０が
押し下げられれば、吸着管８８に保持された電子部品Ｗ
がプリント基板の所定の位置に押し付けられ、接着等に
よって固定される。その状態で切換弁１３０が切り換え
られて吸着管８８が大気に連通させられることにより電
子部品Ｗが吸着ヘッド７０から解放され、その後、吸着
ヘッド７０が上昇すれば電子部品Ｗのプリント基板に対
する装着が完了する。

以上の説明から明らかなように、本電子部品装着装置に
おいては、吸着へラド７０による電子部品Ｗの受取１位
置検出１位置変更（姿勢変更）およびプリント基板への
装着が複数の位置番こおし）て同時に並行して行われる
ため、サイクルタイム力（短縮され、電子部品装着作業
の能率が向上する。

また、吸着へ・ノド７０は吸着管８８の中ＩＣ，Ｘ線の
まわりが透明材料で構成されているため、投光器１４６
からの光を吸着へ・ノド７０の中心線、すなわち吸着管
８８の中心線に平行な方向に透過させることによって、
電子部品Ｗの、何物にも妨番ヂられない完全な投影像を
撮像装置１５０の固体ＩＩｉ像素子面上に結ばせること
ができ、電子部品Ｗのイ装置を正確に検出することがで
きる。

しかし、このような吸着へ・ノド７０＆こ電子部品Ｗを
保持させることは必ずしも不可欠で番よな（、例えば、
吸着管８８と共に、もしくはそれ番こ（（？、えて一対
の把持爪を備えた部品保持ヘッドに電子部品Ｗを保持さ
せることも可能である。要するに、電子部品Ｗの一辺と
その両端の角部、あるし八しよ互に交わる二辺等、電子
部品の位置を検出するために必要な部分の投影像が得ら
れる状態で電子部品を保持し得る部品保持へ・ノドであ
れ＆ｆ採用力（可能なのである。この場合、把持爪を支
持し、作動させる部材等が電子部品の投影像を得る上で
邪魔になる場合には、投光器からの投光方向を電子部品
の中心線に対して一定角度傾かせることも可能である。

その他、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変形、
改良を施した態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である部品保持装置（吸着ヘ
ッドユニット）を備えた電子部品装着装置の主要部を示
す正面断面図である。第２図は第１図における■−■断
面図である。第３図は第１図に示されている部品保持装
置の正面断面図である。第４図は上記部品保持装置の各
々と部品位置検出装置およびヘッド回転装置との相対位
置関係を示す説明図であり、第５図におけるＩＶ−ＩＶ
断面図である。第５図は第３図の部品保持装置と共に　
　　　　。 本発明の一実施例である部品位置検出装置付き電子部品
保持装置を構成する部品位置検出装置の正面図である。 ５８二ヘッド保持体 ６０：吸着ヘッドユニット（部品保持装置）６２；ロッ
ド　　　　　６３，６４：連結部材６８：軸部材　　　
　　６９：アーム ７０：吸着ヘッド　　　８０；筒部材 ８２．８４ｊ透明板　　８６：ヘツド本体部８８：吸着
管　　　　　９０：外筒 １００：内周摩擦面　　１０２：被駆動回転体２０ニブ
レーキ装置 １４０：部品位置検出装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子部品保持装置に保持された電子部品の保持位
   置を検出する方法であって、 前記電子部品に一方向から光を当て、その投影像の位置
   を検出することにより前記電子部品の保持位置を検出す
   ることを特徴とする電子部品の保持位置検出方法。
2. （２）吸着ヘッド本体とそれから延び出して先端面にお
   いて電子部品をバキュームにより吸着する吸着管とを備
   えた吸着ヘッドにより電子部品を吸着して保持する電子
   部品保持装置において、 前記吸着ヘッド本体の少なくとも前記吸着管の中心線を
   中心とする一定範囲内に位置する部分を透明材料で構成
   し、かつ、前記吸着管の中心線に平行な方向に光を投光
   する投光器と、その吸着管に吸着された電子部品の前記
   光による投影像を撮像する撮像装置とを設けたことを特
   徴とする部品位置検出装置付き電子部品保持装置。
3. （３）前記投光器から前記吸着ヘッドを透過して前記撮
   像装置に至る前記光の通過経路上にその光の向きを変え
   る反射手段が設けられ、前記投光器と前記撮像装置とが
   同軸以外の相対位置に配置されている特許請求の範囲第
   ２項記載の電子部品保持装置。
4. （４）前記吸着ヘッド本体が筒部材と、その筒部材に軸
   方向の距離を隔てて互に平行に固定されてその筒部材の
   内側に実質的に気密な空間を形成する２枚の透明板と、
   その空間をバキューム源に接続すべく前記筒部材に形成
   された接続通路と、前記２枚の透明板の一方にそれを厚
   さ方向に貫通して形成された貫通孔とを含むものであり
   、その貫通孔に前記吸着管の基端部が挿入されて固定さ
   れている特許請求の範囲第２項または第３項記載の電子
   部品保持装置。