特許 7285407 部品装着装置および吸着ノズルならびに部品装着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-25

(45)【発行日】2023-06-02

(54)【発明の名称】部品装着装置および吸着ノズルならびに部品装着方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20230526BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20230526BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 A

H05K13/08 Q

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018179589

(22)【出願日】2018-09-26

(65)【公開番号】P2020053493

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】横山 大

(72)【発明者】

【氏名】今福 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】松岡 聡

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓之

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀明

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 眞一郎

【審査官】大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２８８６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０７２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９４２９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００ － １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品装着装置に装着され、本体部と、前記本体部の一部に形成された極性識別部と、前記本体部の底面より下方に延出する複数のリードと、を有する電子部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルであって、
下端に前記電子部品を吸着して保持する部品保持部を有し、前記部品保持部は前記電子部品の少なくとも前記極性識別部の一部を当該部品保持部からはみ出させて保持し、
前記部品保持部の下端に保持された前記電子部品の前記本体部は、上方から照射される透過光によって照らされ、かつ、前記複数のリードの先端部が照射光によって照らされた状態で、前記本体部の下方から撮像される、吸着ノズル。

【請求項2】

前記部品保持部は、吸着した前記電子部品の前記極性識別部がある位置および前記極性識別部に対向する位置を前記部品保持部からはみ出させて保持する、請求項１に記載の吸着ノズル。

【請求項3】

前記部品保持部の外周面から径方向に延出し、下方から照射された光を反射して前記部品保持部の下端に保持した前記電子部品の前記本体部を上方から照らす鍔部を備えた、請求項１または２に記載の吸着ノズル。

【請求項4】

本体部と、前記本体部の一部に形成された極性識別部と、前記本体部の底面より下方に延出する複数のリードと、を有する電子部品を吸着ノズルで吸着して基板に装着する部品装着方法であって、
前記吸着ノズルは、下端に前記電子部品を保持する部品保持部を有し、
供給される前記電子部品の少なくとも前記極性識別部の一部を前記部品保持部からはみ出させて前記吸着ノズルで吸着する吸着工程と、
前記電子部品を吸着した前記吸着ノズルをカメラの上方に移動する撮像移動工程と、
前記吸着ノズルが保持する前記電子部品の本体部を上方から照らす第１の照射工程と、
前記電子部品の前記複数のリードの先端を照らす第２の照射工程と、
前記第１の照射工程で前記本体部が照らされ、かつ、前記第２の照射工程で前記複数のリードの先端部が照らされた前記電子部品を前記カメラにより下方から撮像する撮像工程と、
前記カメラが撮像した画像より前記極性識別部の位置を認識して前記吸着ノズルが吸着した前記電子部品の極性を検出する認識処理工程と、
前記認識処理工程における認識結果に基づいて、前記吸着ノズルが保持する前記電子部品の位置または回転角度の少なくとも一方を補正して前記基板に装着する装着工程と、を含む、部品装着方法。

【請求項5】

前記部品保持部は、吸着した前記電子部品の前記極性識別部がある位置および前記極性識別部に対向する位置を前記部品保持部からはみ出させて保持する、請求項４に記載の部品装着方法。

【請求項6】

前記認識処理工程において、前記カメラが撮像した画像より前記複数のリードの先端の位置を認識して前記吸着ノズルが吸着した電子部品の水平面内における位置または回転角度の少なくとも一方を検出する、請求項４または５に記載の部品装着方法。

【請求項7】

前記電子部品は、複数の前記電子部品が前記本体部を上にして保持される部品トレイから供給され、前記吸着工程において、前記吸着ノズルは、前記極性識別部を前記部品保持部からはみ出させるように前記部品トレイに保持されている前記電子部品を吸着する、請求項４から６のいずれかに記載の部品装着方法。

【請求項8】

請求項１から３のいずれか１項に記載の吸着ノズルを備え、
前記吸着ノズルによって吸着した電子部品を基板に装着する、部品装着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に電子部品を装着する部品装着装置および部品を保持する吸着ノズルならびに部品装着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に電子部品を装着する部品装着装置として、極性を有するリード付き電子部品の極性を判別して基板に装着するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の部品装着装置では、発光部と受光部を含んで構成される認識ユニットで吸着ノズルが保持したリード付き電子部品を側方から認識し、リードの太さなど形状の違いを検出して極性を判別している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８―７８１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、本体が透明な樹脂で形成され、リードの形状が対称なＬＥＤなどのリード付電子部品は、極性の認識が困難であるという問題点があった。

【0005】

そこで本発明は、リード付き電子部品の極性を容易に検出することができる部品装着装置および吸着ノズルならびに部品装着方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の部品装着装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の吸着ノズルを備え、前記吸着ノズルによって吸着した電子部品を基板に装着する。

【0007】

本発明の吸着ノズルは、部品装着装置に装着され、本体部と、前記本体部の一部に形成された極性識別部と、前記本体部の底面より下方に延出する複数のリードと、を有する電子部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルであって、下端に前記電子部品を吸着して保持する部品保持部を有し、前記部品保持部は前記電子部品の少なくとも前記極性識別部の一部を当該部品保持部からはみ出させて保持し、前記部品保持部の下端に保持された前記電子部品の前記本体部は、上方から照射される透過光によって照らされ、かつ、前記複数のリードの先端部が照射光によって照らされた状態で、前記本体部の下方から撮像される。

【0008】

本発明の部品装着方法は、本体部と、前記本体部の一部に形成された極性識別部と、前記本体部の底面より下方に延出する複数のリードと、を有する電子部品を吸着ノズルで吸着して基板に装着する部品装着方法であって、前記吸着ノズルは、下端に前記電子部品を保持する部品保持部を有し、供給される前記電子部品の少なくとも前記極性識別部の一部を前記部品保持部からはみ出させて前記吸着ノズルで吸着する吸着工程と、前記電子部品を吸着した前記吸着ノズルをカメラの上方に移動する撮像移動工程と、前記吸着ノズルが保持する前記電子部品の本体部を上方から照らす第１の照射工程と、前記電子部品の前記複数のリードの先端を照らす第２の照射工程と、前記第１の照射工程で前記本体部が照らされ、かつ、前記第２の照射工程で前記複数のリードの先端部が照らされた前記電子部品を前記カメラにより下方から撮像する撮像工程と、前記カメラが撮像した画像より前記極性識別部の位置を認識して前記吸着ノズルが吸着した前記電子部品の極性を検出する認識処理工程と、前記認識処理工程における認識結果に基づいて、前記吸着ノズルが保持する前記電子部品の位置または回転角度の少なくとも一方を補正して前記基板に装着する装着工程と、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、リード付き電子部品の極性を容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の部品装着装置の構成を示す平面図

【図2】本発明の一実施の形態の部品装着装置が備える装着ヘッドの構成説明図

【図3】本発明の一実施の形態の部品装着装置によって基板に装着される極性を有するリード付き電子部品の（ａ）側面図（ｂ）平面図（ｃ）斜視図

【図4】本発明の一実施の形態の部品装着装置に電子部品を供給する部品トレイの（ａ）平面図（ｂ）側面図

【図5】本発明の一実施の形態の吸着ノズルの外形を示す（ａ）（ｂ）（ｃ）３面図（ｄ）斜視図

【図6】本発明の一実施の形態の電子部品を吸着した吸着ノズルの先端を拡大した（ａ）（ｂ）（ｃ）３面図（ｄ）斜視図

【図7】本発明の一実施の形態の部品装着装置が備える部品カメラユニットの構成説明図

【図8】本発明の一実施の形態の部品装着装置の制御系の構成を示すブロック図

【図9】本発明の一実施の形態の部品装着装置が備える部品認識カメラが撮像した電子部品の部品認識画像の例を示す図

【図10】本発明の一実施の形態の部品装着装置における部品装着方法のフロー図

【図11】本発明の一実施の形態の部品装着装置によって基板に装着される極性を有する他のリード付き電子部品の（ａ）側面図（ｂ）平面図

【図12】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の他の吸着ノズルの外形を示す３面図

【図13】本発明の一実施の形態の部品装着装置が備える部品認識カメラが撮像した他の電子部品の部品認識画像の例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品装着装置、電子部品、吸着ノズルの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）、Ｚ方向の軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。Ｚ方向は、部品装着装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

【0012】

まず図１、２を参照して、部品装着装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、以下に説明する装着ヘッドによる装着作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品装着作業が完了した基板３を下流側に搬出する。基板搬送機構２の両側方には、それぞれ部品供給部４が設置されている。

【0013】

両方の部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ方向に並列に装着されている。テープフィーダ５は、電子部品を格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、装着ヘッドが電子部品をピックアップする部品取出し位置に電子部品を供給する。また、一方の部品供給部４には、電子部品Ｐを整列して保持する部品トレイ６を部品取出し位置に供給するトレイフィーダ７が装着されている。

【0014】

図１において、基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル８が配置されている。Ｙ軸テーブル８には、同様にリニア機構を備えたビーム９がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム９には、装着ヘッド１０がＸ方向に移動自在に装着されている。

【0015】

図２において、装着ヘッド１０は、昇降駆動機構を有する複数（ここでは４つ）の装着ユニット１０ａを備えている。装着ユニット１０ａのそれぞれの下端部には、電子部品Ｐを真空吸着して保持する吸着ノズル１１が装着されている。各装着ユニット１０ａは、昇降駆動機構を駆動することにより、吸着ノズル１１を昇降させる（矢印ａ）。また、装着ヘッド１０は、Ｚ方向のノズル軸ＡＮを回転軸として吸着ノズル１１をθ方向に回転させる（矢印ｂ）ノズル回転機構１０ｃを備えている。

【0016】

図１において、Ｙ軸テーブル８およびビーム９は、装着ヘッド１０を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる装着ヘッド移動機構１２を構成する。装着ヘッド移動機構１２および装着ヘッド１０は、部品供給部４に装着されているテープフィーダ５およびトレイフィーダ７の部品取出し位置から電子部品Ｐを吸着ノズル１１によって真空吸着してピックアップし、基板搬送機構２に保持された基板３の装着位置に移送して装着する部品装着作業の一連のターンを繰り返し実行する。

【0017】

図１において、ビーム９には、ビーム９の下面側に位置して装着ヘッド１０とともに一体的に移動するヘッドカメラ１３が装着されている。装着ヘッド１０が移動することにより、ヘッドカメラ１３は基板搬送機構２の装着作業位置に位置決めされた基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板３の位置を認識する。

【0018】

部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識ユニット１４が設置されている。部品認識ユニット１４は、内部に部品認識カメラ１４ａを備えている（図７参照）。部品認識カメラ１４ａは、部品供給部４から電子部品Ｐを取り出した装着ヘッド１０が部品認識カメラ１４ａの上方に位置した際に、吸着ノズル１１に保持された電子部品Ｐを下方から撮像する。装着ヘッド１０による電子部品Ｐの基板３への部品装着作業では、ヘッドカメラ１３による基板３の認識結果と部品認識カメラ１４ａによる電子部品Ｐの認識結果とを加味して装着位置、装着角度の補正が行われる。

【0019】

図１において、部品装着装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１５が設置されている。タッチパネル１５は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品装着装置１の操作を行う。

【0020】

次に、図３（ａ）～図３（ｃ）を参照して、電子部品Ｐの構造について説明する。電子部品Ｐは、砲弾型ＬＥＤなどの極性を有するリード付き電子部品である。電子部品Ｐは、本体部Ｐａと、本体部Ｐａの底面より下方に延出する複数のリードＬ（ここでは２本）を有している。本体部Ｐａには、カップ状の上部Ｐｂと、上部Ｐｂの下に位置して径方向に延出するフランジＰｃが形成されている。本体部Ｐａは、透明または半透明の樹脂で形成されている。フランジＰｃには、リードＬの極性を表示する極性識別部Ｐｄが形成されている。この例では、極性識別部Ｐｄは、円板状のフランジＰｃの一部が切り欠かれて形成されている。なお、極性識別部Ｐｄは、フランジＰｃの一部を外に延出させた形状でもよい。このように、電子部品Ｐは、本体部Ｐａの一部に極性識別部Ｐｄが形成されている。

【0021】

次に、図４（ａ）、図４（ｂ）を参照して、電子部品Ｐを整列して保持する部品トレイ６の構成について説明する。部品トレイ６には、保持する電子部品ＰのリードＬの位置に合わせて、部品トレイ６の表面から裏面まで貫通する複数の保持穴６ａが形成されている。ここでは、電子部品Ｐの２本のリードＬに対応する２つの保持穴６ａを一つの組として、一組の保持穴６ａが格子状に配置されている。なお、一組の保持穴６ａの数は、保持する電子部品のリードＬの数によって変更される。例えば、リードＬが４本ある電子部品Ｑ（図１１参照）用の部品トレイ６には、電子部品Ｑ毎に４つの保持穴６ａがリードＬの位置に合わせて形成される。

【0022】

作業者は、極性識別部Ｐｄの方向を揃えた状態で、電子部品ＰのリードＬを部品トレイ６の表面側から保持穴６ａに挿入して、部品トレイ６に電子部品Ｐを保持させる。複数の電子部品Ｐを保持させた部品トレイ６はトレイフィーダ７に供給され、トレイフィーダ７によって部品トレイ６に保持された電子部品Ｐが供給される。このように、部品トレイ６には、複数の電子部品Ｐが本体部Ｐａを上にして回転角度を揃えて（極性識別部Ｐｄの方向を揃えて）保持される。なお、保持穴６ａは部品トレイ６の裏面まで貫通している必要はなく、少なくとも、表面から電子部品ＰのリードＬの長さよりも深い孔が形成されていればよい。

【0023】

次に図５、図６を参照して、吸着ノズル１１の詳細構成について説明する。図５は、装着ヘッド１０の装着ユニット１０ａの下端部に装着されている吸着ノズル１１の３面図を示している。図５（ａ）、図５（ｂ）は、吸着ノズル１１の正面および側面をそれぞれ示しており、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す吸着ノズル１１の下面を示している。図５（ｄ）は、吸着ノズル１１の下端付近の斜視図を示している。図６は、電子部品Ｐを吸着した吸着ノズル１１の下端付近を拡大した３面図を示している。図６（ａ）、図６（ｂ）は、吸着ノズル１１の正面および側面をそれぞれ示しており、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す吸着ノズル１１の下面を示している。図６（ｄ）は、電子部品Ｐを吸着した吸着ノズル１１の下端付近の斜視図を示している。

【0024】

図５において、吸着ノズル１１は、装着ユニット１０ａの下端部に装着された状態で下方に延出する略円筒状の部品保持部１１ａを有している。部品保持部１１ａは、金属や硬質のプラスティックなど、光が透過しない材料で形成されている。部品保持部１１ａの内部には、上下に貫通する吸引孔１１ｂが形成されている。吸引孔１１ｂの平面視した中心は、ノズル軸ＡＮに一致している。すなわち、ノズル回転機構１０ｃを作動させて吸着ノズル１１をθ方向に回転させると、吸着ノズル１１は吸引孔１１ｂの中心（部品保持部１１ａの中心）を回転軸として回転する。吸引孔１１ｂは、装着ユニット１０ａを介して負圧発生源（図示省略）に接続されている。

【0025】

吸引孔１１ｂの大きさは、吸着ノズル１１が吸着する電子部品Ｐの上部Ｐｂの直径より大きく、フランジＰｃの外形より小さいサイズに形成されている。部品保持部１１ａの下端には、吸着ノズル１１が吸着した電子部品ＰのフランジＰｃに当接する当接面１１ｃが形成されている。

【0026】

装着ヘッド１０が電子部品Ｐを部品トレイ６から取り出す際は、装着ヘッド移動機構１２を作動させて装着ヘッド１０を水平方向に移動させて、吸着ノズル１１の部品保持部１１ａの中心を吸着対象の電子部品Ｐの上部Ｐｂの中心に位置させる。次いで昇降駆動機構を作動させて、電子部品Ｐの上部Ｐｂが吸引孔１１ｂの内部に収まり、当接面１１ｃがフランジＰｃに当接するまで、吸着ノズル１１を下降させる。この状態で負圧発生源を作動させることで、部品保持部１１ａの下端に電子部品Ｐが吸着される（図６参照）。このように、装着ヘッド１０は、水平方向に移動して、下端に装着された吸着ノズル１１を部品保持部１１ａの中心を回転軸として回転可能である。

【0027】

図５（ａ）において、部品保持部１１ａの下部において、部品保持部１１ａの中心を挟んで対向する左右の位置には、円筒状の部品保持部１１ａを下端の当接面１１ｃまで斜めに切り取った切除部１１ｄが形成されている。図５の例では、部品保持部１１ａは、切除部１１ｄによって部品保持部１１ａの下端の当接面１１ｃが吸引孔１１ｂの内まで切り取られた形状をしている。また、吸着ノズル１１は、部品保持部１１ａの外周面から径方向に延出する鍔部１１ｅを有している。鍔部１１ｅの機能は、後で述べる。

【0028】

図６（ａ）において、電子部品Ｐは、極性識別部Ｐｄが一方の切除部１１ｄ（ここでは右側）に位置するように部品保持部１１ａに保持されている。この状態で、電子部品Ｐの上部Ｐｂの一部が左右の切除部１１ｄの位置において部品保持部１１ａから外にはみ出している。図６（ｃ）において、極性識別部Ｐｄが形成されているフランジＰｃの位置には、当接面１１ｃが存在しない。すなわち、当接面１１ｃは、吸着した電子部品Ｐの極性識別部Ｐｄがある位置および極性識別部Ｐｄに対向する位置（切除部１１ｄの位置）が、その他の位置より小さい若しくは存在しない形状である。

【0029】

このように、吸着ノズル１１は、下端に吸着した電子部品Ｐを保持する中空の部品保持部１１ａを有し、部品保持部１１ａは、吸着した電子部品Ｐの少なくとも極性識別部Ｐｄの一部を部品保持部１１ａからはみ出させて保持する。また、部品保持部１１ａは、切除部１１ｄの位置を部品保持部１１ａからはみ出させて電子部品Ｐを保持する。

【0030】

次に図７を参照して、部品認識ユニット１４の詳細構成と、吸着ノズル１１が有する鍔部１１ｅの機能について説明する。図７は、電子部品Ｐを吸着した吸着ノズル１１が部品認識ユニット１４の上方に移動した状態を示している。部品認識ユニット１４は、内部中央に部品認識カメラ１４ａを備えており、部品認識カメラ１４ａの周囲には、第１の光源１４ｂと第２の光源１４ｃが配置されている。

【0031】

図７において、第１の光源１４ｂは吸着ノズル１１の下方に位置し、上方に位置する吸着ノズル１１の鍔部１１ｅに向けて光を照射する。第１の光源１４ｂから上方に照射された光は鍔部１１ｅによって下方に反射され、吸着ノズル１１が吸着している電子部品Ｐの本体部Ｐａを上方から照らす透過光Ｒ１となる。上方から電子部品Ｐを照らす透過光Ｒ１は、部品保持部１１ａからはみ出している上部ＰｂおよびフランジＰｃを透過して部品認識カメラ１４ａに入射する。

【0032】

すなわち、部品認識カメラ１４ａは、吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの本体部Ｐａを下方から撮像するカメラであり、第１の光源は部品認識カメラ１４ａが撮像する電子部品Ｐを上方から照らす透過光Ｒ１を照射する。なお、透過光Ｒ１は、下方の第１の光源１４ｂから照射されて鍔部１１ｅによって下方に反射された光に限定されることはなく、上方から吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの本体部Ｐａを照らす光であればよい。例えば、吸着ノズル１１の上方に設置された光源から照射され、上方から吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐを照らす光であってもよい。

【0033】

図７において、第２の光源１４ｃは、部品認識カメラ１４ａの上方に位置する吸着ノズル１１が吸着している電子部品Ｐの複数のリードＬの先端を照らす照射光Ｒ２を照射する。照射光Ｒ２によって照らされたリードＬの先端は、部品認識カメラ１４ａによって撮像される。このように、第２の光源１４ｃは、部品認識カメラ１４ａ（カメラ）が撮像する電子部品Ｐの複数のリードＬの先端を照らす照射光Ｒ２を照射する。

【0034】

次に図８を参照して、部品装着装置１の制御系の構成について説明する。部品装着装置１が備える制御部２０には、基板搬送機構２、部品供給部４、装着ヘッド１０、装着ヘッド移動機構１２、ヘッドカメラ１３、部品認識ユニット１４、タッチパネル１５が接続されている。装着ヘッド１０は、ノズル回転機構１０ｃを備えている。部品認識ユニット１４は、部品認識カメラ１４ａ、第１の光源１４ｂ、第２の光源１４ｃを備えている。制御部２０は、認識処理部２１、装着制御部２２、生産データ記憶部２３、部品情報記憶部２４、認識結果記憶部２５を備えている。

【0035】

生産データ記憶部２３は記憶装置であり、電子部品Ｐを基板３に装着する際に参照される電子部品Ｐの部品名（種類）、装着位置（ＸＹ座標）、装着角度（装着時の電子部品の向き）などを含む生産データを記憶する。部品情報記憶部２４は記憶装置であり、基板３に装着される電子部品Ｐの部品名、サイズ、極性の有無の他、極性がある場合には極性識別部Ｐｄの形状や位置など部品の極性を検出するための極性検出情報などが記憶されている。また、部品情報記憶部２４には、部品トレイ６に保持された電子部品Ｐの部品トレイ６内の位置（ＸＹ座標）、極性識別部Ｐｄの方向なども記憶されている。

【0036】

図８において、認識処理部２１は、内部処理部として極性検出部２１ａ、位置角度検出部２１ｂを備えている。認識処理部２１は、部品認識カメラ１４ａ（カメラ）が吸着ノズル１１に吸着された電子部品Ｐを撮像した画像を画像認識する。部品認識カメラ１４ａが撮像する際は、第１の光源１４ｂは透過光Ｒ１を、第２の光源１４ｃは照射光Ｒ２を照射している。すなわち、第２の光源１４ｃは、第１の光源１４ｂが透過光Ｒ１を照射する時に照射光Ｒ２を照射している。

【0037】

ここで図９を参照して、部品認識カメラ１４ａによって撮像された吸着ノズル１１に吸着された電子部品Ｐの部品認識画像１４ｖの一例について説明する。電子部品Ｐは、図６に示すように、下方から見て極性識別部Ｐｄが右側の切除部１１ｄに位置するように吸着ノズル１１に保持されている。部品認識画像１４ｖには、Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙの交点が、部品認識画像１４ｖの中心１４ｍである。図９の例では、部品認識画像１４ｖの中心１４ｍと吸着ノズル１１の中心、すなわちノズル軸ＡＮが一致している。

【0038】

部品認識画像１４ｖには、透過光Ｒ１が電子部品ＰのフランジＰｃの一部を透過して部品認識カメラ１４ａで撮像された図形（縦長の２つの図形）と、照射光Ｒ２が電子部品ＰのリードＬの先端で反射されて部品認識カメラ１４ａで撮像された図形（縦長の図形の間にある２つの円）が表示されている。フランジＰｃのうち、吸着ノズル１１の当接面１１ｃが当接した部分と部品保持部１１ａの中心付近は透過光Ｒ１が透過しないため部品認識画像１４ｖには表示されていない。これにより、フランジＰｃは、極性識別部Ｐｄが形成されている右側と、極性識別部Ｐｄに対向する左側の２つの部分に分かれて表示されている。

【0039】

図８において、極性検出部２１ａは、部品認識画像１４ｖにおける極性識別部Ｐｄの位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの極性を検出する。例えば、極性検出部２１ａは、図９に示す部品認識画像１４ｖに２つに分割されて表示されているフランジＰｃ（縦長の２つの図形）の面積を比較して、面積が小さい方を極性識別部Ｐｄがある方向として認識し、部品情報記憶部２４に記憶されている極性検出情報に基づいて極性を検出する。なお、極性検出部２１ａは、パターンマッチングなどで極性識別部Ｐｄがある方向を認識するようにしてもよい。

【0040】

位置角度検出部２１ｂは、複数のリードＬの先端の位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの水平面内における中心位置Ｃｐ（位置）または回転角度θｐの少なくとも一方を検出する。例えば、位置角度検出部２１ｂは、図９に示す部品認識画像１４ｖに表示されている２つのリードＬの先端（２つの円）の中心を結ぶ直線を認識して、２つのリードＬの中間点を中心位置Ｃｐとして検出し、この直線がＹ方向の中心線１４ｙとなす角度を回転角度θｐとして検出する。また、位置角度検出部２１ｂは、部品認識画像１４ｖの中心１４ｍ（ノズル軸ＡＮ）から見た電子部品Ｐの中心位置ＣｐのＸＹ座標であるＸ方向の位置ＸｐとＹ方向の位置Ｙｐを算出する。

【0041】

このように、認識処理部２１は、部品認識カメラ１４ａが撮像した画像を画像認識し、極性識別部Ｐｄの位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの極性を検出し、複数のリードＬの先端の位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの水平面内における中心位置Ｃｐ（位置）または回転角度θｐの少なくとも一方を検出する。検出された電子部品Ｐの極性、中心位置Ｃｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）、回転角度θｐは、認識結果記憶部２５に記憶される。本実施の形態では、吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐに透過光Ｒ１と照射光Ｒ２を同時に照射しながら部品認識カメラ１４ａで撮像することで、電子部品Ｐの極性、中心位置Ｃｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）、回転角度θｐを一度の撮像で検出することができて装着効率を向上できる。

【0042】

図８において、装着制御部２２は、装着ヘッド１０と装着ヘッド移動機構１２を制御して、吸着ノズル１１によって部品トレイ６に保持された電子部品Ｐを真空吸着してピックアップし、吸着ノズル１１が保持する電子部品Ｐを基板３に装着させる部品装着作業を実行させる。

【0043】

吸着ノズル１１が電子部品Ｐをピックアップして基板３に装着する間に、装着ヘッド１０は部品認識ユニット１４の上方を通過し、認識処理部２１による電子部品Ｐの極性と回転角度θｐの検出が行われる。装着制御部２２は、認識結果記憶部２５に記憶されている電子部品Ｐの極性、中心位置Ｃｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）、回転角度θｐ（認識結果）に基づいて、吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの極性、中心位置Ｃｐ（位置）、回転角度θｐを補正して基板３に装着させる。このように、装着制御部２２は、認識処理部２１による認識結果に基づいて、装着ヘッド１０の動作を制御する制御部である。

【0044】

次に図１０のフローに沿って、電子部品Ｐを吸着ノズル１１で吸着して基板３に装着する部品装着方法における、部品トレイ６から電子部品Ｐをピックアップして基板３に装着する１ターン分について説明する。図１０において、まず、装着ヘッド１０はトレイフィーダ７が供給する部品トレイ６の上方に移動し、吸着ノズル１１を下降させて部品トレイ６に保持されて供給される電子部品Ｐの本体部Ｐａを吸着ノズル１１で吸着する（ＳＴ１：吸着工程）。その際、吸着ノズル１１は、部品保持部１１ａが吸着する電子部品Ｐの極性識別部Ｐｄがある位置および極性識別部Ｐｄに対向する位置を部品保持部１１ａからはみ出させて保持するように（切除部１１ｄの位置と一致するように）回転角度θｐを調整して部品トレイ６に保持されている電子部品Ｐを吸着する。

【0045】

次いで電子部品Ｐを吸着した吸着ノズル１１を部品認識カメラ１４ａ（カメラ）の上方に移動させる（ＳＴ２：撮像移動工程）。次いで第１の光源１４ｂから透過光Ｒ１を照射させて、吸着ノズル１１が保持する電子部品Ｐの本体部Ｐａを上方から照らす（ＳＴ３：第１の照射工程）。また、第２の光源１４ｃから照射光Ｒ２を照射させて、電子部品Ｐの複数のリードＬの先端を照らす（ＳＴ４：第２の照射工程）。次いで透過光Ｒ１と照射光Ｒ２を照射している状態で、部品認識カメラ１４ａで吸着ノズル１１が保持する電子部品Ｐを下方から撮像する（ＳＴ５：撮像工程）。

【0046】

図１０において、次いで認識処理部２１は、部品認識カメラ１４ａ（カメラ）が撮像した画像より極性識別部Ｐｄの位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの極性と、複数のリードＬの先端の位置を認識して吸着ノズル１１が吸着した電子部品Ｐの水平面内における中心位置Ｃｐまたは回転角度θｐの少なくとも一方を検出する（ＳＴ６：認識処理工程）。次いで装着ヘッド１０は基板搬送機構２の装着作業位置に保持されている基板３の上方に移動する（ＳＴ７：基板移動工程）。

【0047】

次いで認識処理工程（ＳＴ６）における認識結果に基づいて、吸着ノズル１１が保持する電子部品Ｐの中心位置Ｃｐまたは回転角度θｐの少なくとも一方を補正して基板３に装着させる（ＳＴ８：装着工程）。作業者が電子部品Ｐを誤った方向で部品トレイ６に保持させたことなどが原因で、認識処理工程（ＳＴ６）において検出された電子部品Ｐの極性（方向）が設定と異なっていた場合は、装着工程（ＳＴ８）において正しい方向に修正して基板３に装着される。その際、電子部品Ｐがθ方向にずれて保持された回転角度θｐも修正される。このように、本実施の形態の部品装着方法は、リード付き電子部品Ｐの極性を容易に検出して、正確に基板３に装着することができる。

【0048】

上記説明したように、本実施の形態の部品装着装置１は、本体部Ｐａと、本体部Ｐａの一部に形成された極性識別部Ｐｄと、を有する電子部品Ｐを吸着して基板３に装着する吸着ノズル１１を備え、吸着ノズル１１は、下端に吸着した電子部品Ｐを保持する部品保持部１１ａを有し、部品保持部１１ａは、吸着した電子部品Ｐの少なくとも極性識別部Ｐｄの一部を部品保持部１１ａからはみ出させて保持する。これによって、リード付き電子部品Ｐの極性を容易に検出することができる。

【0049】

次に図１１～図１３を参照して、極性を有する他のリード付き電子部品Ｑ、電子部品Ｑを吸着する他の吸着ノズル１６、部品認識カメラ１４ａが撮像した他の電子部品Ｑの部品認識画像１７ｖについて説明する。

【0050】

図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、電子部品Ｑは、本体部Ｑａと、本体部Ｑａの底面より下方に延出する複数のリードＬ（ここでは４本）を有している。本体部Ｑａには、半球状のドーム部Ｑｂと、ドーム部Ｑｂの下に位置する略直方体の基台部Ｑｃが形成されている。本体部Ｑａは、透明または半透明の樹脂で形成されている。基台部Ｑｃには、リードＬの極性を表示する極性識別部Ｑｄが形成されている。この例では、極性識別部Ｑｄは、直方体状の基台部Ｑｃの１つの角が切り欠かれて形成されている。このように、電子部品Ｑは、本体部Ｑａの一部に極性識別部Ｑｄが形成されている。

【0051】

次に図１２を参照して、他の吸着ノズル１６の詳細構成について説明する。図１２は、装着ヘッド１０の装着ユニット１０ａの下端部に装着されている他の吸着ノズル１６の３面図を示している。図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、吸着ノズル１６の正面および側面をそれぞれ示しており、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示す吸着ノズル１６の下面を示している。図１２において、他の吸着ノズル１６は、図５に示す吸着ノズル１１と同様に、部品保持部１６ａと鍔部１６ｄを有している。部品保持部１６ａは円筒状であり、金属や硬質のプラスティックなど、光が透過しない材料で形成されている。

【0052】

部品保持部１６ａの内部には、上下に有する吸引孔１６ｂが形成されている。部品保持部１６ａの下端には、電子部品Ｑの基台部Ｑｃの上面に当接する当接面１６ｃが形成されている。吸引孔１６ｂの大きさは、吸着ノズル１６が吸着する電子部品Ｑのドーム部Ｑｂの直径より大きく、極性識別部Ｑｄを含む基台部Ｑｃの外形より小さいサイズに形成されている。このように、吸着ノズル１６は、下端に吸着した電子部品Ｑを保持する中空の部品保持部１６ａを有し、部品保持部１６ａは、吸着した電子部品Ｑの少なくとも極性識別部Ｑｄの一部を部品保持部１６ａからはみ出させて保持する。

【0053】

次に図１３を参照して、部品認識カメラ１４ａによって撮像された吸着ノズル１６に吸着された電子部品Ｑの部品認識画像１７ｖの一例について説明する。部品認識カメラ１４ａが電子部品Ｑを撮像する際には、透過光Ｒ１のみが第１の光源１４ｂより照射されている。（照射光Ｒ２は、照射されていない。）部品認識画像１７ｖには、Ｘ方向の中心線１７ｘとＹ方向の中心線１７ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線１７ｘとＹ方向の中心線１７ｙの交点が、部品認識画像１７ｖの中心１７ｍである。この例では、部品認識画像１７ｖの中心１７ｍと吸着ノズル１６の中心、すなわちノズル軸ＡＮが一致している。

【0054】

部品認識画像１７ｖには、透過光Ｒ１が電子部品Ｑの基台部Ｑｃの一部を透過して部品認識カメラ１４ａで撮像された図形（基台部Ｑｃの中心が部品保持部１６ａでくり抜かれた図形）が表示されている。また、４本のリードＬは透過光Ｒ１が透過しないため、部品認識画像１７ｖに表示された基台部Ｑｃのうち、４本のリードＬに該当する箇所が欠けている。認識処理部２１は、部品認識画像１７ｖにおける極性識別部Ｑｄの位置と４本のリードＬの位置を認識して、吸着ノズル１６が吸着した電子部品Ｑの極性、中心位置Ｃｑ（位置）、回転角度θｑを検出する。図１３の例では、電子部品Ｑの中心位置Ｃｑは、吸着ノズル１６の中心（ノズル軸ＡＮ）と一致している。

【0055】

このように、他の吸着ノズル１６で吸着した他の電子部品Ｑの本体部Ｑａを透過光Ｒ１で上方から照らしながら部品認識カメラ１４ａで撮像することで、リード付き電子部品Ｑの極性、中心位置Ｃｑ、回転角度θｑを容易に検出することができる。

【0056】

また、電子部品Ｑの複数のリードＬが、電子部品Ｑが吸着ノズル１６に保持された状態で吸着ノズル１６の部品保持部１６ａの内側（ドーム部Ｑｂの下方）に隠れる位置にある場合は、透過光Ｒ１の照射と同時に第２の光源１４ｃから複数のリードＬの先端を照らす照射光Ｒ２を照射しながら部品認識カメラ１４ａによって電子部品Ｑが撮像される。これによって、一度の撮像で極性識別部Ｑｄと複数のリードＬの位置を認識して、電子部品Ｑの極性、中心位置Ｃｑ、回転角度θｑを検出することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明の部品装着装置および吸着ノズルならびに部品装着方法は、リード付き電子部品の極性を容易に検出することができるという効果を有し、電子部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0058】

１ 部品装着装置
３ 基板
６ 部品トレイ
１０ 装着ヘッド
１１、１６ 吸着ノズル
１１ａ、１６ａ 部品保持部
１１ｅ、１６ｄ 鍔部
１４ａ 部品認識カメラ（カメラ）
１４ｂ 第１の光源
１４ｃ 第２の光源
Ｃｐ、Ｃｑ 中心位置（位置）
Ｌ リード
Ｐ、Ｑ 電子部品
Ｐａ、Ｑａ 本体部
Ｐｃ フランジ
Ｐｄ、Ｑｄ 極性識別部
Ｒ１ 透過光
Ｒ２ 照射光
θｐ、θｑ 回転角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】