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(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】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】部品実装用ノズル及び部品実装装置
(51)【国際特許分類】
H05K 13/04 20060101AFI20241105BHJP
【ＦＩ】
H05K13/04 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023539432
(86)(22)【出願日】2021-08-03
(86)【国際出願番号】 JP2021028846
(87)【国際公開番号】W WO2023012912
(87)【国際公開日】2023-02-09
【審査請求日】2023-09-20
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000010076
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100176304
【弁理士】
【氏名又は名称】福成 勉
(72)【発明者】
【氏名】寺田 和広
(72)【発明者】
【氏名】野里女 正広
【審査官】中田 誠二郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０１８９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０５４３６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１６２６９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開平０２－０２０３９７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０１－２１５０９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－００４３０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０３１０５７（ＷＯ，Ａ１）
(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】
部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置における前記ノズルであって、前記ノズルは、先端に部品の吸着面を備えた軸状のノズル本体部と、このノズル本体部における前記先端よりも基端側の位置で当該ノズル本体部を中心として前記吸着面と平行に外向きに広がる部品背景面を備えた背景形成部と、を備え、
前記ノズル本体部は、その中心軸に沿って前記先端の側から視たときに、基端部が前記吸着面によって隠れるように形成され、
前記部品及び前記ノズルで反射する前記照明光の反射光を二次光源と見做したときに、当該ノズルは、その輝度が前記部品の輝度よりも高くなるように構成され、
前記照明光の下で前記部品認識カメラにより前記ノズルを部品未吸着状態で撮像したときに、前記部品背景面が、前記吸着面よりも暗く写るように前記ノズル本体部が構成されている、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項2】
請求項１に記載の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部の基端部にくびれ部が形成されている、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部は、その先端から基端に向かって外径が小さくなる、テーパ形状である、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項4】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部は、前記吸着面を備えたフランジ状の先端部を有する、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項5】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部と前記背景形成部とは、同一材料により一体に形成され、
前記ノズル本体部の基端部は、前記部品背景面に繋がるＲ部分を含む、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項6】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部と前記背景形成部とは、同一材料により一体に形成され、
前記ノズル本体部の基端部は、前記部品背景面に繋がるＲ部分を含み、
前記ノズル本体部は、その中心軸に沿って前記先端の側から視たときに、前記Ｒ部分と前記部品背景面との境界部が前記吸着面の外縁部よりも内側にある、ことを特徴とする部品実装用ノズル。
【請求項7】
部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置において、前記ノズルとして、請求項１乃至６の何れか一項に記載の部品実装用ノズルを備えている、ことを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、部品供給部から部品を吸着して取り出し、この部品を基板上に搬送して実装（搭載）する部品実装用ノズル、及びこの部品実装用ノズルを備えた部品実装装置に関する。
【背景技術】
【0002】
移動可能なヘッドにより部品供給部から部品（チップ部品）を取り出して基板上に搬送し、当該部品を基板の所定位置に実装する部品実装装置が知られている。例えば特許文献１には、ヘッドに備えられた部品実装用のノズルで部品を負圧吸着して搬送する、部品実装装置が開示されている。この部品実装装置では、搬送中の部品がその下方から部品認識カメラによって撮像され、その画像に基づき、ノズルに対する部品の位置ずれ（吸着ずれ）が認識される。そして、その位置ずれに応じたヘッドの位置補正が行われることにより、部品の実装精度が高められる。
【0003】
前記ノズルは、部品を吸着するノズル軸と、このノズル軸が垂直に貫通するように設けられた反射板とを備え、側方から照射される照明光を反射板で反射させることにより、ノズルに吸着された部品に対してその後方（上方）から照明光を照射する。つまり、部品認識カメラは、部品の投影画像を撮像する。
【0004】
特許文献１の部品実装装置は、既述の通り、部品の投影画像に基づいて部品を認識する構成である。これに対して、部品下面で照明光を反射させ、当該反射光を部品認識カメラで受光することにより取得される画像（反射画像）に基づいて部品を認識する部品実装装置も広く知られている。
【0005】
この種の部品実装装置では、例えば図１２Ａに示すタイプのノズル１００が適用されるケースが多い。ノズル１００は、部品１０５の外径サイズとほぼ同等の吸着面１０２ａを先端（下端）に備えるノズル本体部１０２と、ノズル本体部１０２の上端に一体に形成された鍔状の背景形成部１０４とを備える。背景形成部１０４は、画像上、吸着面１０２ａに吸着された部品１０５の背後に、無地の背景を形成する部位である。背景を形成することで、部品１０５を明確にして認識精度を向上させる狙いがある。しかし、ここに、次のような課題がある。
【0006】
表面輝度（照明光の反射光を二次照明と見做したときの輝度）が相対的に低い部品（黒又は黒に近いグレーの部品）が実装対象となる場合、ノズル１００は、その表面輝度が部品１０５の表面輝度よりも相対的に高くなるように（白くなるように）形成される。これは、部品１０５の画像と、背景形成部１０４を含むノズル１００の画像とのコントラスト差を大きくし、部品１０５を際立たせて認識精度を高めるためである。しかし、この構成によると、図１２Ｂに示すように、ノズル本体部１０２の基端部が薄暗くリング状に写る現象が発生し易くなる。そのため、図１２Ｃに示すように、例えば画像上で部品のエッジ部分とノズル本体部１０２の基端部とが重なっていると、部品１０５の認識精度に影響が出来る場合がある。
【0007】
既述のような現象は、ノズル本体部１０２の基端部に形成されているＲ部１０２ｂ（裾野状の部分）による照明光の反射の具合に起因する。そこで、ノズル１００の加工精度を高めてＲ部１０２ｂを無くすことが考えられるが、完全に無くすことは物理的に難しい。また、ノズル本体部１０２と背景形成部１０４とを別体とし、ノズル本体部１０２を背景形成部１０４の孔部に挿入（嵌合）して一体化することにより、Ｒ部１０２ｂを無くすことも考えられる。しかし、背景形成部１０４とノズル本体部１０２との間に隙間が出来ると、当該隙間における照明光の反射の影響で、類似した現象が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２００６－２３７６５５号公報
【発明の概要】
【0009】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされてものであり、その目的は、部品実装用ノズルにおいて、吸着部品の画像認識の精度を向上させること、また、吸着部品の画像認識の精度の向上を通じて、基板への部品の実装精度を向上させることを目的とする。
【0010】
本発明の一局面に係る部品実装用ノズルは、部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置における前記ノズルであって、前記ノズルは、先端に部品の吸着面を備えた軸状のノズル本体部と、このノズル本体部における前記先端よりも基端側の位置で当該ノズル本体部を中心として前記吸着面と平行に外向きに広がる部品背景面を備えた背景形成部と、を備え、前記ノズル本体部は、その中心軸に沿って前記先端の側から視たときに、基端部が前記吸着面によって隠れるように形成されている。
【0011】
このノズルの構成によれば、ノズル本体部の基端部（根元部分）が吸着面に隠れるため、ノズル本体の基端部が薄暗くリング状に写る現象が抑制ないし解消される。そして、当該現象が抑制ないし解消されることで、画像上、部品のエッジ部分がより鮮明となり、ノズルに吸着された部品の画像認識の精度が向上する。
【0012】
また、本発明の一局面に係る部品実装装置は、部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置であって、前記ノズルとして、上記部品実装用ノズルを備えている。
【0013】
この部品実装装置によれば、上述したような部品実装用ノズルを備えているため、ノズルに吸着された部品の画像認識の精度が向上する。このように部品の画像認識精度が向上することで、ノズルに対する部品の吸着ずれ等の補正精度が向上し、その結果、基板への部品の実装精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。
【0016】
［部品実装装置の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る部品実装装置１（本発明に係る部品実装用ノズルを備えた部品実装装置）の全体構成を示す、上面視の平面図である。部品実装装置１は、電子部品等の部品をプリント基板等の基板Ｐに実装する装置である。部品実装装置１は、基台２、コンベア４、部品供給部５、ヘッドユニット６、及び部品認識カメラ１６を含む。
図１は、本発明の実施形態に係る部品実装装置１（本発明に係る部品実装用ノズルを備えた部品実装装置）の全体構成を示す、上面視の平面図である。部品実装装置１は、電子部品等の部品をプリント基板等の基板Ｐに実装する装置である。部品実装装置１は、基台２、コンベア４、部品供給部５、ヘッドユニット６、及び部品認識カメラ１６を含む。
【0017】
基台２は、部品実装装置１が備える各種の機器の搭載ベースである。コンベア４は、基台２上にＸ方向に延びるように設置された、基板Ｐの搬送ラインであり、一対のベルト式コンベア４ａで構成されている。コンベア４は、機外から所定の実装作業位置に基板Ｐを搬入し、実装作業後に基板Ｐを実装作業位置から機外へ搬出する。コンベア４は、基板Ｐを実装作業位置で保持する図略のクランプ機構を有する。なお、図１中に示す基板Ｐの位置が、実装作業位置である。
【0018】
部品供給部５は、チップ部品（小型の表面実装部品）を供給するエリアであり、Ｙ方向において、コンベア４の両側に各々設けられている。部品供給部５には、複数のテープフィーダ５ａが設置され、各テープフィーダ５ａによりチップ部品（以下、単に部品と称す）が供給される。テープフィーダ５ａは、一定間隔で部品が収納されたテープを繰り出しながら、部品を供給する。
【0019】
ヘッドユニット６は、部品供給部５において部品をピッキングし、実装作業位置へ移動すると共に、基板Ｐにチップ部品を実装する。図２に示すように、ヘッドユニット６は、ピッキングの際に部品を吸着して保持し、実装の際に保持している部品をリリースする複数のヘッド２０を備える。ヘッド２０は、ヘッドユニット４に対するＺ方向への進退（昇降）移動と、軸回りの回転移動とが可能である。各ヘッド２０の構造については、後に詳述する。
【0020】
部品実装装置１は、ヘッドユニット６を、少なくとも部品供給部５と実装作業位置において保持された基板Ｐとの間の上方空間を、水平方向（Ｘ及びＹ方向）に移動させる駆動機構１０を備える。駆動機構１０は、直交型ロボットで構成されている。すなわち、駆動機構１０は、基台２に設置された一対の高架フレームに各々固定された固定レール１２と、固定レール１２に沿ってＹ方向に移動するビーム１４と、ビーム１４に沿ってＸ方向に移動する図外のユニット支持部とを備える。このユニット支持部にヘッドユニット６が組付けられている。ビーム１４及びユニット支持部材は各々モータの駆動力で移動する。これらビーム１４及びユニット支持部材の移動により、ヘッドユニット６がＸ－Ｙ方向の任意の位置に移動する。
【0021】
部品認識カメラ１６は、ヘッドユニット６により部品供給部５から基板Ｐへ搬送される部品を撮像する。部品認識カメラ１６が撮像した画像に基づきヘッド２０による部品の吸着状態が認識され、その認識結果に基づきヘッドユニット６の移動位置が補正される。これにより基板Ｐに対する部品の実装位置の精度が高められる。
【0022】
部品認識カメラ１６は、基台２上の各部品供給部５と実装作業位置（コンベア４）との間に配置されている。図２に示すように、部品認識カメラ１６は、カメラ本体１７と照明装置１８とを含む。カメラ本体１７は、イメージセンサ（ＣＣＤやＣＭＯＳ）と、当該イメージセンサに部品の画像を結像させるための光学系とを備える。照明装置１８は、ドーム状に配列された複数のＬＥＤを備え、ヘッド２０に保持された部品に対して下方から照明光を照射する。この構成により、部品認識カメラ１６は、ヘッド２０に保持された部品に対して下方から照明光を照射し、部品で反射した反射光をカメラ本体１７で受光する。これにより部品を撮像する。
【0023】
［ヘッド２０の構造］
図３は、ヘッド２０の正面図である。ヘッド２０は、昇降シャフト２１ａと、その下端部に連結されたノズルユニット２１ｂとを備えた、総じてＺ方向（上下方向）に延在する軸状の構造を有する。
図３は、ヘッド２０の正面図である。ヘッド２０は、昇降シャフト２１ａと、その下端部に連結されたノズルユニット２１ｂとを備えた、総じてＺ方向（上下方向）に延在する軸状の構造を有する。
【0024】
昇降シャフト２１ａは、Ｚ方向への進退（昇降）移動と、軸回りの回転移動となるようにヘッドユニット６に支持されており、図外のモータの駆動力により作動する。この昇降シャフト２１ａの作動により、ヘッドユニット６に対してヘッド２０が昇降及び回転する。
【0025】
ノズルユニット２１ｂは、昇降シャフト２１ａの下端部に連結されるホルダ２２と、Ｚ方向の進退（昇降）移動が可能となるようにホルダ２２に保持されたノズルシャフト２３と、ノズルシャフト２３の下端部に固定されたノズル２５と、ノズルシャフト２３の外周に装着されたコイルスプリング２４とを備える。
【0026】
部品のピックアップ時には、ヘッド２０（ノズルユニット２１ｂ）下端のノズル２５によって部品が吸着される。部品の吸着時には、ヘッド２０が下降し、ノズル２５が部品に対して上方から当接する。この際、コイルスプリング２４の弾発力に抗してノズル２５がノズルシャフト２３と共にホルダ２２に対して上昇する、変位吸収機能が発揮される。この変位吸収機能により、部品に対するノズル２５の衝突荷重が軽減される。
【0027】
図４Ａは、ノズル２５の側面図（片側断面図）であり、図４Ｂは、ノズル２５の下面図である。ノズル２５は、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えた円筒状のノズル本体部２６と、このノズル本体部２６の基端（上端）に繋がる円筒状の背景形成部２７とを備える。ノズル２５は、金属材料により一体に形成されている。つまり、ノズル本体部２６と背景形成部２７とは同一の金属材料により一体に形成されている。なお、ノズル２５は金属材料に限らず、セラミックや樹脂材料で構成される場合もある。
【0028】
背景形成部２７の外径はノズル本体部２６の外径よりも大きく、ノズル２５は、外径が互いに異なる２つの円筒部がＺ方向に並んだ、段付き円筒形状と言える。
【0029】
ノズル２５は、その中心軸Ｏに沿ってＺ方向に貫通する吸引孔２８を有する。吸引孔２８は、ノズルシャフト２３、ホルダ２２及び昇降シャフト２１ａの各々の内部通路、及びバルブ等を介して図外の負圧供給源に連通している。これら内部通路及び吸引孔２８を通じてノズル２５の先端に負圧が供給される。これにより、吸着面２６ａに部品が吸着される。吸着面２６ａは、ノズル２５の中心軸Ｏに直交する平面で形成されている。
【0030】
背景形成部２７は、ノズル２５に吸着された部品（以下、単に吸着部品という場合がある）が部品認識カメラ１６によって撮像される際に、部品の背景を形成する部位である。背景形成部２７の下端には、ノズル本体部２６を中心として吸着面２６ａと平行に外向きに広がる円環状の部品背景面２７ａが形成されている。この構成により、ノズル２５の中心軸Ｏに沿って吸着部品が下方から部品認識カメラ１６で撮像されると、画像上、部品の背後に部品背景面２７ａによる無地の背景が形成される。
【0031】
当例において、実装対象となる部品の色は、黒又は黒に近いグレーである。そのため、ノズル２５は、部品に比してより明るく（白く）写るように構成されている。つまり、照明装置１８から照射されて部品表面及びノズル表面で反射する反射光を二次光源と見做したとき、ノズル２５の輝度が部品の輝度よりも高くなるように、照明光を拡散反射させる処理や加工が施されている。なお、以下の説明において「輝度」とは、この二次光源の輝度を指す。
【0032】
ノズル２５の材質にもよるが、例えば、材質が金属の場合には、表面研磨、サンドブラスト、放電加工、薬品処理、メッキ処理、及び塗装処理等が、前記処理加工の代表例である。当例では、ノズル表面の面粗度Ｒａが０．８～６．３μｍ程度となるようにノズル２５が形成されている。この構成により、画像上、部品と、その背景とのコントラスト差が大きくなって部品のエッジ部分が際立ち、部品がより認識され易くなる。
【0033】
図４Ａに示すように、ノズル本体部２６の外径は、その基端部を除き、軸方向に亘って同一である。ノズル本体部２６の基端部（根元部分）には、くびれ部２６ｃが形成されている。くびれ部２６ｃは、ノズル本体部２６の外周面２６ｂの全周に亘って連続的に形成された断面円弧状の溝である。くびれ部２６ｃは、その円弧面と部品背景面２７ａとの境界部Ｂｐが、ノズル本体部２６の外周面２６ｂの位置（符号Ｌで示すラインの位置）よりもノズル２５の径方向内側に位置するように形成されている。なお、くびれ部２６ｃの上端面は、背景形成部２７の部品背景面２７ａと段差無く連続しており、当該部品背景面２７ａと連続した面を形成している。
【0034】
［作用効果］
実施形態のノズル２５は、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えた円筒状のノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる円筒状の背景形成部２７とを備える。部品は、ノズル本体部２６の先端に吸着されて、部品供給部５から基板Ｐへの搬送中に、部品認識カメラ１６により下方から撮像される。この際、実施形態のノズル２５によると、画像上、部品の背後に部品背景面２７ａによる無地の背景が形成されるため、部品の認識処理において部品の背景部分の画像がノイズとなり難い。また、ノズル２５は、黒又は黒に近いグレーの部品を想定して、当該部品よりも輝度が高くなるように構成されているため、画像上、部品と背景部分とのコントラスト差が大きくなり易く、部品のエッジ部分が際立つ。そのため、高い精度で部品を認識することができる。
実施形態のノズル２５は、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えた円筒状のノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる円筒状の背景形成部２７とを備える。部品は、ノズル本体部２６の先端に吸着されて、部品供給部５から基板Ｐへの搬送中に、部品認識カメラ１６により下方から撮像される。この際、実施形態のノズル２５によると、画像上、部品の背後に部品背景面２７ａによる無地の背景が形成されるため、部品の認識処理において部品の背景部分の画像がノイズとなり難い。また、ノズル２５は、黒又は黒に近いグレーの部品を想定して、当該部品よりも輝度が高くなるように構成されているため、画像上、部品と背景部分とのコントラスト差が大きくなり易く、部品のエッジ部分が際立つ。そのため、高い精度で部品を認識することができる。
【0035】
しかも、ノズル２５のノズル本体部２６は、基端部（根元部分）にくびれ部２６ｃが設けられており、当該基端部以外は、軸方向に亘って外径が同一である。つまり、ノズル本体部２６は、その先端が最大径Ｄｍと言える。この構成によると、図４Ｂに示すように、中心軸Ｏに沿って下方からノズル２５を視た場合に、つまり、部品認識カメラ１６で撮像した場合に、ノズル本体部２６の基端部（根元部分）が吸着面２６ａで隠れる。そのため、ノズル本体部２６の基端部が薄暗いリング状に写る現象（図１２Ｂ参照）が抑制ないし解消される。そして、この現象が抑制ないし解消されることで、図５に示すように、画像上、部品Ｃのエッジ部分がより鮮明となり、ノズル２５に吸着された部品Ｃの画像認識の精度が向上する。
【0036】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係るノズル２５Ａの正面図（片側断面図）である。第２実施形態のノズル２５Ａも、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えたノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる背景形成部２７とを備える。
図６は、第２実施形態に係るノズル２５Ａの正面図（片側断面図）である。第２実施形態のノズル２５Ａも、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えたノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる背景形成部２７とを備える。
【0037】
ノズル本体部２６は、その先端（下端）から基端に向かって外径が小さくなる、テーパ形状（円錐台形状）である。ノズル本体部２６の基端部には、第１実施形態のようなくびれ部２６ｃは設けられていない。ノズル本体部２６の基端部には、Ｒ部２６ｄが形成されており、ノズル本体部２６は、このＲ部２６ｄを介して背景形成部２７（部品背景面２７ａ）に繋がっている。Ｒ部２６ｄは、ノズル本体部２６の先端側から基端側に向かって末広がりとなるように湾曲した部分である。ノズル本体部２６は、このＲ部２６ｄと部品背景面２７ａとの境界部Ｂｐが、ノズル本体部２６の最大径Ｄｍの位置（符号Ｌで示すラインの位置）、すなわち、ノズル本体部２６の先端外周の位置よりも径方向内側に位置するように形成されている。
【0038】
第２実施形態のノズル２５Ａのノズル本体部２６も、その先端が最大径Ｄｍとなるように形成されているため、中心軸Ｏに沿って下方からノズル２５Ａを視た場合には、ノズル本体部２６の基端部（根元部分）が吸着面２６ａに隠れる。これにより、ノズル本体部２６の基端部が薄暗いリング状に写る現象（図１２Ｂ参照）が抑制ないし解消される。従って、第２実施形態のノズル２５Ａによれば、第１実施形態のノズル２５と同様に、吸着部品の画像認識の精度が向上する。
【0039】
また、ノズル２５Ａは、ノズル本体部２６の形状がその先端から基端に向かって外径が小さくなる、テーパ形状（円錐台形状）である。そのため、例えば公差内で部品認識カメラ１６の光軸がノズル２５の中心軸Ｏに対して相対的に傾いていた場合でも、ノズル本体部２６の外周面２６ｂが画像に写り難くい。よって、この点でも、吸着部品の画像認識の精度向上に寄与するという利点もある。すなわち、部品認識カメラ１６により中心軸Ｏに沿ってノズル２５Ａを撮像する場合には、中心軸Ｏに直交する吸着面２６ａ及び部品背景面２７ａでの照明光の反射率が最も高く、よって、吸着面２６ａ及び部品背景面２７ａ以外の面は画像上薄暗く写る。ノズル外周面が写り込むと、部品の認識に影響が出ることが考えられるが、第２実施形態のノズル２５Ａによれば、上記の通り、構造的にノズル本体部２６の外周面２６ｂが画像に写り難くい。従って、第２実施形態のノズル２５Ａによれば、吸着部品の画像認識の精度向上に寄与すると言える。
【0040】
なお、第２実施形態のノズル２５Ａについては、その変形例として、図７に示すような構成を採用してもよい。図７に示すノズル２５Ｂは、ノズル本体部２６の基端部に、第１実施形態と同様のくびれ部２６ｃを備えている。このノズル２５Ｂの構成によれば、例えば部品認識カメラ１６の光軸がノズル２５の中心軸Ｏに対して相対的に傾いている場合でも、ノズル本体部２６の基端部が吸着面２６ａに隠れ易くなる。そのため、ノズル本体部２６の基端部が薄暗くリング状に写る、既述の現象（図１２Ｂ）がより高度に抑制ないし解消される。従って、吸着部品の画像認識の精度がより一層向上する。
【0041】
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態に係るノズル２５Ｃの正面図（片側断面図）である。第３実施形態に係るノズル２５Ｃも、第１実施形態のノズル２５と同様に、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えた円筒状のノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる円筒状の背景形成部２７とを備える。
図８は、第３実施形態に係るノズル２５Ｃの正面図（片側断面図）である。第３実施形態に係るノズル２５Ｃも、第１実施形態のノズル２５と同様に、先端（下端）に部品の吸着面２６ａを備えた円筒状のノズル本体部２６と、その基端（上端）に繋がる円筒状の背景形成部２７とを備える。
【0042】
ノズル本体部２６の外径は、基端部および先端部を除き、軸方向に亘って同一である。ノズル本体部２６の基端部には、第１実施形態のようなくびれ部２６ｃは設けられていない。ノズル本体部２６の基端部には、Ｒ部２６ｄが形成されており、ノズル本体部２６は、このＲ部２６ｄを介して背景形成部２７（部品背景面２７ａ）に繋がっている。
【0043】
ノズル本体部２６は、下方に向かって先広がりに形成されたフランジ状先端部２６１を備えている。このフランジ状先端部２６１の端面（下面）が吸着面２６ａである。なお、ノズル本体部２６の前記Ｒ部２６ｄと部品背景面２７ａとの境界部Ｂｐは、フランジ状先端部２６１の外周面の位置（符号Ｌで示すラインの位置）よりもノズル２５Ｃの径方向内側に位置している。これにより、ノズル本体部２６は、その先端が最大径Ｄｍとなっている。
【0044】
このように、第３実施形態のノズル２５Ｃも、その先端が最大径Ｄｍとなるように形成されているため、中心軸Ｏに沿って下方からノズル２５Ｃを視た場合には、ノズル本体部２６の基端部（根元部分）が吸着面２６ａで隠れる。これにより、ノズル本体部２６の基端部が薄暗いリング状に写る現象（図１２Ｂ参照）が抑制ないし解消される。従って、第１，第２実施形態のノズル２５、２５Ａ、２５Ｂと同様に、吸着部品の画像認識の精度が向上する。
【0045】
【0046】
図９に示すノズル２５Ｄは、ノズル本体部２６が、背景形成部２７に繋がる円筒状の本体主部２６２と、その先端（下端）に固定されたフランジ状先端部２６１とで構成されている。背景形成部２７及び本体主部２６２は、同一の金属材料により一体に形成されている。フランジ状先端部２６１は、本体主部２６２よりも外径が大きくかつＺ方向に扁平な金属製の円環部材（例えば円形シム等）が本体主部２６２の先端（下端）に接合されることにより、当該円環部材により形成されている。
【0047】
図９に示すノズル２５Ｄも、実質的な構成は、図８に示したノズル２５Ｃと同等である。よって、図８に示したノズル２５Ｃと同様の作用効果を享受する。なお、この場合、フランジ状先端部２６１の外周面は、図１０に示すようなテーパ形状であってもよい。詳しくは、ノズル２５Ｄの基端（上）側から先端（下）側に向かって先広がりのテーパ形状であってもよい。この構成によれば、例えば部品認識カメラ１６の光軸がノズル２５の中心軸Ｏに対して相対的に傾いていても、フランジ状先端部２６１の外周面が画像に写り込み難くい。そのため、吸着部品の画像認識の精度向上に寄与すると言える。これは、第２実施形態のノズル２５Ａにおけるノズル本体部２６の形状（テーパ形状）の利点と基本的に同じであり、画像上にフランジ状先端部２６１の外周面が写り込んで、部品の認識に影響が出ることが抑制されるためである。なお、図８に示したノズル２５Ｃについても、フランジ状先端部２６１の外周面がテーパ形状であってもよい。
【0048】
［第４実施形態］
図１１Ａは、第４実施形態に係るノズル２５Ｅの正面図（片側断面図）である。第４実施形態に係るノズル２５Ｅの基本的な構成は、以下の点を除き、第２実施形態のノズル２５Ａと共通である。
図１１Ａは、第４実施形態に係るノズル２５Ｅの正面図（片側断面図）である。第４実施形態に係るノズル２５Ｅの基本的な構成は、以下の点を除き、第２実施形態のノズル２５Ａと共通である。
【0049】
第４実施形態のノズル２５Ｅは、部品背景面２７ａが、吸着面２６ａに比して若干薄暗く写るように構成されている。つまり、部品背景面２７ａの輝度が、吸着面２６ａの輝度に比して若干低くなるように、例えば、部品背景面２７ａに前記処理加工が施されている。図１１Ａでは、処理加工の部分を誇張して図示している。
【0050】
このノズル２５Ｅの構成によると、部品の認識精度をより高めることが可能となる。すなわち、既述の第２実施形態のノズル２５Ａ（図６）では、ノズル２５Ａの全体の輝度が略同一であり、部品Ｃが吸着面２６ａの中心からずれて吸着された場合には、図１１Ｃに示すように、吸着面２６ａの残余部分（部品Ｃからはみ出した部分）が部品Ｃの影となって薄暗く写る場合がある。この場合には、背景部分が相対的に明るく写る結果、当該残余部分が部品Ｃと誤認されるおそれがある。しかし、第４実施形態のノズル２５Ｅによれば、部品背景面２７ａの輝度が、吸着面２６ａの輝度に比して元々低い分、薄暗く写った前記残余部分と背景部分とのコントラスト差が小さくなる。これにより、図１１Ｂに示すように、画像上、部品Ｃがそれ以外の部分から相対的に際立ち、部品Ｃが認識され易くなる。実際の部品の実装作業では、吸着面２６ａの中心からずれて部品Ｃが吸着される場合が比較的多いことに鑑みると、第３実施形態のノズル２５Ｅによれば、部品の認識精度を高めることが可能となる。
【0051】
なお、部品背景面２７ａと吸着面２６ａとの具体的な輝度差は、部品Ｃの輝度、吸着面２６ａの面積、中心軸Ｏに沿った吸着面２６ａと部品背景面２７ａとの間隔等の諸条件により異なり、吸着面２６ａの前記処理加工と部品背景面２７ａの前記処理加工とに差をもたせることで好適な輝度差を得ることができる。例えば、相対的に面粗度が小さい方が、正反射成分が増えて画像が暗く写るため、吸着面２６の面粗度Ｒａを３．２～６．３μｍの範囲で設定する一方で、部品背景面２７ａの面祖度Ｒａを０．１～３．２μｍの範囲内であって且つ吸着面２６よりも面粗度Ｒａを小さくなるように設定することにより、好適な輝度差が実現される。
【0052】
［変形例等］
以上説明した部品実装装置１及びノズル２５は、本発明に係る部品実装装置及び部品実装用ノズルの好ましい実施形態の例示である。部品実装装置及び部品実装用ノズルの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような構成も本発明に属すると言える。
以上説明した部品実装装置１及びノズル２５は、本発明に係る部品実装装置及び部品実装用ノズルの好ましい実施形態の例示である。部品実装装置及び部品実装用ノズルの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような構成も本発明に属すると言える。
【0053】
実施形態のノズル２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｅでは、ノズル本体部２６と背景形成部２７とが一体に形成されている。しかし、ノズル本体部２６及び背景形成部２７は、これが個別に形成されて互いに合体された構造でもよい。例えば、円筒状の部材がこれよりも外径の大きい円環状の部材の孔部に嵌入されることにより、円環状の部材により背景形成部２７が形成され、円筒状の部材のうち円環状部材から外部露出した部分によりノズル本体部２６が形成された構造であってもよい。このような構造のノズルには、ノズル本体部２６の基端部にそもそも既述のようなＲ部２６ｄが形成されない。しかし、背景形成部２７（孔部の内周面）とノズル本体部２６との間に隙間が形成されているような場合には、当該隙間における照明光の反射の具合で、Ｒ部２６ｄの場合と同様に、画像上、ノズル本体部２６の基端部に薄暗いリング状の部分が形成され得る。従って、実施形態のノズル２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｅのような構造は、既述のように、ノズル本体部２６及び背景形成部２７が個別に形成されて互いに合体された構造についても有用である。
【0054】
また、実施形態のノズル２５、２５Ａ～２５Ｅは、その表面（全体）の輝度が部品の輝度よりも高くなるように形成されているが、例えば、吸着面２６ａ及び部品背景面２７ａの輝度のみが部品の輝度よりも高くなるように形成してもよい。特に、外周面２６ｂが比較的画像に写り難い第２実施形態のノズル２５Ａ、２５Ｂについては、そのような構成を採用することが可能である。
【0055】
以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。
【0056】
本発明の一局面に係る部品実装用ノズルは、部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置における前記ノズルであって、前記ノズルは、先端に部品の吸着面を備えた軸状のノズル本体部と、このノズル本体部における前記先端よりも基端側の位置で当該ノズル本体部を中心として前記吸着面と平行に外向きに広がる部品背景面を備えた背景形成部と、を備え、前記ノズル本体部は、その中心軸に沿って前記先端の側から視たときに、基端部が前記吸着面によって隠れるように形成されている。
【0057】
このノズルの構成によれば、ノズル本体部の基端部（根元部分）が吸着面に隠れるため、ノズル本体の基端部が薄暗くリング状に写る現象が抑制ないし解消される。そして、当該現象が抑制ないし解消されることで、画像上、部品のエッジ部分がより鮮明となり、ノズルに吸着された部品の画像認識の精度が向上する。
【0058】
上記の部品実装用ノズルにおいては、前記ノズル本体部の基端部にくびれ部が形成されていてもよい。
【0059】
この構成によると、ノズルの中心軸に沿った方向から視た場合に、ノズル本体部の基端部の外周面が完全に隠れるため、ノズル本体の基端部が薄暗くリング状に写る、既述の現象がより高度に抑制ないし解消される。
【0060】
上記の部品実装用ノズルの構成において、前記ノズル本体部は、その先端から基端に向かって外径が小さくなる、テーパ形状であってもよい。
【0061】
この構成によると、既述の現象を抑制ないし解消することに加えて、部品認識カメラの光軸の傾き等により、ノズル本体部の外周面が薄暗く写ることが抑制される。そのため、この点でも吸着部品の画像認識の精度向上に寄与する。
【0062】
上記の部品実装用ノズルにおいて、前記ノズル本体部は、前記吸着面を備えたフランジ状の先端部を有していてもよい。
【0063】
この構成によると、ノズル本体部のうち、先端部よりも背景形成部側の形状の自由度が向上する。従って、先端部よりも背景形成部側の形状を、例えば外径が一定のシンプルなノズル形状としながら、既述の作用効果を享受することが可能となる。
【0064】
なお、上記のような部品実装用ノズルの構成は、前記ノズル本体部と前記背景形成部とが、同一材料により一体に形成され、前記ノズル本体部の基端部は、前記部品背景面に繋がるＲ部分を含む場合に有用である。
【0065】
前記ノズル本体部と前記背景形成部とが同一材料により一体に形成される場合には、ノズル本体部の基端部に湾曲した前記Ｒ部分が必ず形成され、このＲ部分を加工により完全に無くすことは難しい。ノズル本体の基端部が薄暗くリング状に写る現象は、このＲ部分での照明光の反射に起因する。そのため、上記のような部品実装用ノズルの構成は、ノズル本体部と背景形成部とが、同一材料により一体に形成されている場合に有用である。これにより、当該ノズルに吸着された部品の画像認識の精度を向上させることが可能となる。
【0066】
上記の部品実装用ノズルにおいては、前記照明光の下で前記部品認識カメラにより前記ノズルを部品未吸着状態で撮像したときに、前記部品背景面が、前記吸着面よりも暗く写るように前記ノズル本体部が構成されていてもよい。
【0067】
この構成によれば、部品が吸着面の中心からずれて吸着された場合の当該部品の画像認識の精度を高めることが可能となる。すなわち、部品が吸着面の中心からずれて吸着された状態では、吸着面の残余部分（部品からはみ出た部分）が部品の影となって薄暗く写り、当該残余部分が部品と誤認されるおそれがある。しかし、吸着面よりも部品背景面の輝度が低くいと、吸着面の前記残余部分が薄暗く写っても、当該残余部分と背景部分とのコントラスト差が小さくなる。これにより、画像上、部品画像が相対的に他の部分よりも際立ち、部品が認識され易くなる。その結果、部品背景面と吸着面の輝度が同一の場合に比べて、部品の画像認識の精度が向上する。
【0068】
また、本発明の一局面に係る部品実装装置は、部品実装用のノズルを備え、部品供給部において供給される部品を前記ノズルにより吸着して基板に搬送するヘッドと、前記ノズルに吸着された部品に照明光を照射してその反射光を受光することにより当該部品を撮像する部品認識カメラと、を備えた部品実装装置であって、前記ノズルとして、上述した何れかの部品実装用ノズルを備えている。
【0069】
この部品実装装置によれば、上述したような部品実装用ノズルを備えているため、ノズルに吸着された部品の画像認識の精度が向上する。このように部品の画像認識精度が向上することで、ノズルに対する部品の吸着ずれ等の補正精度が向上し、その結果、基板への部品の実装精度が向上する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】