JP2003258497A - 部材載装機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写界深度方向の撮像位置の特性調整、また
は撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構成で行なう
ことが可能な撮像装置部を具備する部材載装機器を提供
すること。 【解決手段】 撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特
性を調整する調整装置を設ける。調整装置は、固定部材
と固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備え
た移動機構を複数有しており、それらの移動機構がそれ
ぞれの移動部材を介して互いに直列に接続される。移動
機構全体としての動作は各移動機構の動作が加算された
ものとなり、必要な移動ストロークに応じて選択的に廉
価な移動機構を動作させることが可能である。また、複
数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける移動部
材の固定部材に対する移動ストローク量を撮像装置の被
写界深度相当量以下としてピント調整を十分な品質まで
行なえるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上や基板上の
部品上に電子部品、クリーム半田、接着樹脂などの部材
を載装する部材載装機器に係り、特に、載装の位置合わ
せや載装状態の確認、あるいは基板存在の確認などのた
め画像を取り込む撮像装置部が具備された部材載装機器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に電子部品をマウントする表面実
装機、基板上に所定パターンにクリーム半田などを印刷
するスクリーン印刷機、実装部品を接着するための接着
樹脂などを基板上に付着させるディスペンサなど各種の
部材載装機器には、載装の位置合わせや載装状態の確
認、あるいは基板存在の確認などを行なうための撮像装
置部が設けられている場合がある。

【０００３】このような撮像装置部のセンサデバイスに
は、微小な光電変換素子を集積してなるエリアセンサや
ラインセンサなどを用いることができる。また、撮像装
置部には、撮像対象物に適当な照度を与えるため照明装
置が併設される場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】撮像装置部から取り込
まれる撮像対象物の認識は、近時の電子部品や実装パタ
ーンの微小化・微細化に伴ってますます高精度化が要求
されている。このような高精度な認識のためには、ピン
ト（焦点）ずれなく撮像対象物を忠実に撮像したデータ
を得る必要がある。ピントのずれた撮像データは情報に
一定の欠落があるからである。

【０００５】ピント状態を最良のものとするには、基板
により厚さが異なる場合があることや同一の基板内であ
っても載装される部材の高さ寸法が必ずしも同一ではな
いことを考慮すると、撮像装置部における被写界深度方
向の撮像位置特性の調整を基板や載装の部材ごとに行な
う必要がある。したがって、このような撮像位置特性の
調整を簡易かつ廉価な構成で実現することはひとつの課
題となる。

【０００６】また、撮像装置部は、撮像を行なっていな
いときには実際の撮像位置から退避する必要がある場合
も考えられる。これは、撮像装置部が撮像する領域を比
較的小さくして精度よく撮像対象物を捉えることと、簡
易な構成の光学系との両立を考慮すると、撮像対象物と
撮像装置部との距離が必然的に近くなるからである。こ
のような撮像対象物と近接した状態は、撮像装置が実際
に撮像を行なっていないときには解消した方が適切な場
合もあり得る。したがって、このような場合に対応する
ため、撮像装置部を簡易かつ廉価な構成で退避し得るよ
うにすることはひとつの課題となる。

【０００７】本発明は、上記した事情を考慮してなされ
たもので、基板上や基板上の部品上に電子部品、クリー
ム半田、接着樹脂などの部材を載装する部材載装機器に
おいて、被写界深度方向の撮像位置の特性調整、または
撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構成で行なうこ
とが可能な撮像装置部を具備する部材載装機器を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支
持装置と、前記基板支持装置の上方に設けられ、少なく
とも水平方向に移動して前記支持された基板上に部材を
載装する載装装置と、前記基板支持装置の上方に設けら
れ、前記基板を上方から撮像する撮像装置と、前記撮像
装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写界深度方
向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備し、前記
調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対的に
移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、前記
複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介して互
いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のうちの
少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定部材
に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界深度
相当量以下であることを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、基板をほぼ水平姿勢で支
持し得る基板支持装置と、前記基板支持装置の上方に設
けられ、少なくとも水平方向に移動して前記支持された
基板上に部材を載装する載装装置と、前記載装装置を下
方から撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続して設
けられ、前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性
を調整する調整装置とを具備し、前記調整装置は、固定
部材と前記固定部材に対して相対的に移動する移動部材
とを備えた移動機構を複数有し、前記複数の移動機構
は、それぞれの前記移動部材を介して互いに直列に接続
され、かつ前記複数の移動機構のうちの少なくともひと
つにおける前記移動部材の前記固定部材に対する移動ス
トローク量が前記撮像装置の被写界深度相当量以下であ
ることを特徴とする。

【００１０】本発明の部材載装機器には、代表的なもの
として、表面実装機（マウンタ）、スクリーン印刷機、
ディスペンサが挙げられる。これらにおける「部材」と
しては、したがって、表面実装機では、抵抗、コンデン
サ、トランジスタ、ＩＣ（integrated circuit）などの
電子部品、スクリーン印刷機では、クリーム半田、抵抗
ペーストなどのペースト状組成物、ディスペンサでは、
接着樹脂、界面活性剤などの塗布剤を挙げることができ
る。

【００１１】載装装置は、表面実装機では、一般にヘッ
ドユニットと呼ばれているものに相当し、電子部品装着
用の例えば複数の吸着ヘッドを具備する。このヘッドユ
ニットは、例えば、全体としてＸ軸（左右）、Ｙ軸（前
後）方向に移動可能に構成され、かつそれぞれの吸着ヘ
ッドがＺ軸（上下）方向およびＲ軸（垂直軸回り）方向
に昇降または回転可能に構成される。これにより、電子
部品を部品フィーダから吸着し基板上の所定の位置に載
置する。

【００１２】また、載装装置は、スクリーン印刷機で
は、一般にスキージユニットと呼ばれているものに相当
し、スクリーンマスクと、ペースト状組成物をスクリー
ンマスクの貫通穴（ピット）を通して基板に印刷付着さ
せるスキージとを具備する。スキージは、例えば、スク
リーンマスクを前後方向（Ｙ方向）に線状に押圧しなが
ら、左右方向（Ｘ方向）の一方向（双方向でもよい）に
移動する。これにより、スクリーンマスク上に存在する
ペースト状組成物を貫通穴を通して基板側に導く。

【００１３】また、載装装置は、ディスペンサでは、一
般にディスペンサヘッドと呼ばれているものに相当し、
塗布剤を吐出する例えば複数のノズルを具備する。この
ディスペンサヘッドは、例えば、全体としてＸ軸（左
右）、Ｙ軸（前後）方向に移動可能に構成され、かつそ
れぞれのノズルがＺ軸（上下）方向に昇降可能に構成さ
れる。これにより、所定の塗布剤を基板上の所定の位置
に塗布付着させる。

【００１４】基板を上方から撮像する撮像装置は、例え
ば、基板上のマーク（フィデューシャルマーク）を認識
することによる基板の存在確認や正確な基板の支持位置
の検出、あるいは部材載装後における基板上への部材載
装状態の確認を行なうため設けられる。また、載装装置
を下方から撮像する撮像装置は、例えば、載装装置が載
装すべき部材を保持した状況を確認するため設けられ
る。

【００１５】撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性
を調整する調整装置は、固定部材と固定部材に対して相
対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し
ており、それらの移動機構がそれぞれの移動部材を介し
て互いに直列に接続されている。これにより、移動機構
全体としての動作は各移動機構の動作が加算されたもの
となり、必要な移動ストロークに応じて選択的に廉価な
移動機構を動作させることが可能である。例えば、大き
な移動ストロークには油空圧シリンダ機構を、小さな移
動ストロークには電気サーボ機構を用いるなどである。

【００１６】また、複数の移動機構のうちのひとつある
いは２つさらには３つなど複数のものにおける移動部材
の固定部材に対する移動ストローク量が、撮像装置の被
写界深度相当量以下であることからピント調整も十分な
品質まで行なうことができる。なお、ここで「相当量」
とは、撮像装置において、被写界深度方向に被写界深度
の寸法だけその撮像位置を変化させるための移動部材の
移動ストローク量、という意味である。

【００１７】なお、前記複数の移動機構は、少なくとも
そのひとつが電磁ソレノイドであることや、少なくとも
そのひとつが圧電素子であることが可能である。これら
は、移動機構として用いることができる機構の例であ
る。

【００１８】以上により、撮像装置の被写界深度方向の
撮像位置特性調整、または撮像装置の退避・移動を簡易
かつ廉価な構成で行なうことが可能である。

【００１９】実施態様としては、前記撮像装置は、撮像
対象を照明する照明部と、前記撮像対象からの光を通過
させる光学系と、前記通過された光を受光して光電変換
する光電変換部とを有し、前記調整装置は、前記照明部
と前記光学系と前記光電変換部とを一括して前記複数の
移動機構により移動して前記撮像装置の被写界深度方向
の撮像位置特性を調整する。

【００２０】照明部と光学系と光電変換部とを一括して
移動することにより、撮像対象物の高さ方向の位置変位
に対応するものである。これによれば、撮像対象物の高
さ方向の位置が変化した分、照明部と光学系と光電変換
部とが一括して移動するので、撮像対象物に対する照明
角度や撮像倍率が変化しない。よって、撮像データとし
てより一定したものが得られるので画像処理の負担も軽
減できる可能性がある。

【００２１】また、実施態様として、前記撮像装置は、
撮像対象からの光を通過させる光学系を有し、前記調整
装置は、前記光学系を前記複数の移動機構により移動し
て前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整
する。

【００２２】光学系を移動することにより、撮像対象物
の高さ方向の位置変位に対応してピントの合った画像を
得るものである。移動させる対象を撮像装置のうち光学
系に限ることにより実現できるので、移動機構の力学的
仕様として小さなもので済む。

【００２３】また、実施態様として、前記調整装置は、
前記直列接続された複数の移動機構のうち最も外側のも
のの前記移動部材に接続され、かつ前記撮像装置に接続
された腕部材と、前記複数の移動機構による前記腕部材
の移動を支持・案内する案内部材と、前記案内部材と、
前記直列接続された複数の移動機構のうち前記腕部材に
接続されたものとは反対側の最も外側のものの前記固定
部材とを固定するフレーム部材とをさらに有する。移動
部材の移動と撮像装置の移動とを確実に行なうための機
構例である。

【００２４】また、実施態様として、前記複数の移動機
構は、少なくとも、それらのうち前記移動部材の前記固
定部材に対する移動ストローク量が最大であるものが油
圧または空圧のシリンダ機構であり、前記シリンダ機構
は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストンと
前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピス
トンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材とし
て機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記移
動部材として機能し、部材載装装置として、前記シリン
ダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前記ピストン
により区画されたいずれかの側に流体を供給する流体源
と、前記シリンダと前記流体源との間に設けられ、前記
シリンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側へ
の前記流体の供給と前記シリンダ内の前記ピストンによ
り区画された他方の側への前記流体の供給とを切換える
弁装置とをさらに具備する。

【００２５】移動ストローク量が最大である移動機構を
油空圧シリンダ機構で構成し、撮像装置の大きな移動を
これにより行なうものである。これにより、高価な電気
サーボ機構を用いることなく例えば撮像装置の退避を迅
速かつ廉価に行なうことができる。

【００２６】また、実施態様として、前記複数の移動機
構は、それらの最大移動ストローク量の並びがほぼ２を
公比とする等比数列に従う。２を公比とする等比数列と
することで、移動機構それぞれの制御を２値制御として
単純化し得る。

【００２７】すなわち、ここで、前記複数の移動機構
は、それぞれ、前記固定部材に対する前記移動部材の移
動が移動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を
取るようにできる。

【００２８】また、実施態様として、前記複数の移動機
構は、それぞれ空圧シリンダ機構であり、前記空圧シリ
ンダ機構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピ
ストンと前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出
するピストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定
部材として機能し、前記ピストンおよびピストンロッド
は前記移動部材として機能し、かつ、前記複数の移動機
構の最大移動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする
等比数列に従い、かつ、前記複数の移動機構それぞれ
が、前記固定部材に対する前記移動部材の移動として移
動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を取り、
部載載装装置として、前記シリンダに接続して設けら
れ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された一
方の側に駆動圧を供給可能な空圧力源と、前記シリンダ
内の前記一方の側への前記駆動圧の供給と停止とを切換
える切換え部と、前記シリンダ内の前記ピストンにより
区画された他方の側へ前記駆動圧より小さな圧力をレギ
ュレート供給する低空圧力源とをさらに具備する。

【００２９】複数の移動機構に空圧シリンダ機構を用
い、その最大移動ストローク量の並びをほぼ２を公比と
する等比数列とし、空圧シリンダ機構の制御を２値制御
としてストローク移動させるための機構例である。

【００３０】また、実施態様として、本発明に係る部材
載装機器は、前記撮像装置によって得られた撮像データ
を画像処理する画像処理部をさらに具備し、前記調整装
置は、前記画像処理された結果を用いて前記撮像装置の
被写界深度方向の撮像位置特性を調整する。

【００３１】撮像データを画像処理することにより例え
ばピントが合っているか否かを検出できる。そこで、そ
の結果を用いて撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特
性を調整するものである。これにより、一層ピントの合
った状態に至らせることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１および図２は、本発明を適
用し得る表面実装機の構成を示す図である。図１は、平
面図であり、図２は正面図である。

【００３３】図１および図２に示すように、この表面実
装機は、基台１、コンベア２、部品供給部３、テープフ
ィーダ４、ヘッドユニット５、ヘッドユニット支持部材
６、Ｙ軸固定レール７、Ｘ軸ガイド部材８、Ｙ軸サーボ
モータ９、Ｙ軸ボールネジ１０、Ｘ軸サーボモータ１
１、Ｘ軸ボールネジ１２、固定カメラ１５、移動カメラ
１６、固定カメラ調整機構１７、移動カメラ調整機構１
８を具備する。ヘッドユニット５は、複数の吸着ヘッド
１３、複数の吸着ノズル１４を有する。

【００３４】基台１上には、プリント基板搬送用のコン
ベア２が配設され、プリント基板Ｐがコンベア２上を搬
送されて図示省略のクランプ機構により所定の装着作業
位置で停止されるようになっている。コンベア２のＹ方
向外側にはそれぞれ部品供給部３が配置される。部品供
給部３には各種部品を供給するための多数のテープフィ
ーダ４が配置され、テープフィーダ４は、隣接してかつ
おのおの位置決めされた状態で固定されている。

【００３５】各テープフィーダ４は、それぞれ、ＩＣ、
トランジスタ、コンデンサなどの小片状電子部品を所定
間隔おきに収納・保持したテープがリール（図示省略）
から導出されるように構成され、吸着ヘッド１３により
部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送
り出されるようになっている。

【００３６】基台１の上方にはヘッドユニット５が装備
され、ヘッドユニット５は、以下のように、Ｘ軸方向お
よびＹ軸方向に移動可能に構成されている。

【００３７】すなわち、基台１には、ヘッドユニット５
の支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配
置され、支持部材６上にヘッドユニット６がＸ軸方向の
ガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そし
て、Ｙ軸サーボモータ９によりボールネジ１０を介して
支持部材６のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸
サーボモータ１１によりボールネジ１２を介してヘッド
ユニット５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになって
いる。

【００３８】ヘッドユニット５には、部品装着用の複数
の吸着ヘッド１３が具備されており、この例では６本の
吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されてい
る。吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフ
レームに対してＺ軸方向の移動およびＲ軸（吸着ノズル
１４の中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータ
（図示省略）によりこの昇降および回転がなされる。各
吸着ヘッド１３のＺ軸下端には吸着ノズル１４が設けら
れ、部品吸着時に図示省略の負圧供給手段から各吸着ノ
ズル１４に負圧が供給される。これにより、吸引力で部
品が吸着ノズル１４に吸着される。

【００３９】ヘッドユニット５には、さらに、移動カメ
ラ調整機構１８を介して、ＣＣＤ（charge coupled dev
ice）エリアセンサを撮像素子とする移動カメラ１６が
設けられている。この移動カメラ１６は、プリント基板
Ｐの作業位置での停止後に、基板に印されたマーク（フ
ィデューシャルマーク）を撮像し、これにより、基板の
存在確認や正規の位置からのずれの検出を行なう。さら
に、基板上に部品を搭載した後の搭載状況の確認をも行
なうものである。基板の検出された正規の位置からのず
れについては、吸着ヘッド１３により部品を基板Ｐ上に
搭載するときに吸着ヘッド１３の位置を補正するため利
用される（この補正値は後述するがδ１と表記す
る。）。

【００４０】移動カメラ調整機構１８は、移動カメラ１
８の被写界深度方向（つまり図ではＺ方向）の撮像位置
特性を調整し、また、移動カメラ１８をＺ方向上方に退
避するための機構部である。この機構の詳細については
後述する。

【００４１】ヘッドユニット５の可動エリア内であって
基台１上の部品供給部３近傍かつコンベア２に対して線
対称となる２箇所には、それぞれ、固定カメラ調整機構
１７を介して、ラインセンサを撮像素子とする固定カメ
ラ１５が設けられる。固定カメラ１５は、部品吸着後に
おける吸着ヘッド１３を下方から撮像し、その撮像デー
タから、部品が各ノズル１４に正確に吸着されたかを検
出しさらに吸着位置ずれの検出を行なうためのものであ
る。検出された吸着位置ずれは、吸着ヘッド１３により
部品を基板Ｐ上に搭載するときの吸着ヘッド１３の位置
を補正するため利用される（この補正値は後述するがδ
２と表記する。）。

【００４２】固定カメラ調整機構１７は、固定カメラ１
５の被写界深度方向（つまり図ではＺ方向）の撮像位置
特性を調整するための機構部である。この機構の詳細に
ついては後述する。

【００４３】なお、移動カメラ１６および固定カメラ１
５には、後述するように、撮像対象物を照明する専用の
照明部が設けられている。

【００４４】図３は、図１および図２に示した表面実装
機における移動カメラ１６と移動カメラ調整機構１８の
構成例を示す図である。

【００４５】図３に示すように、移動カメラ１６は、光
電変換部１６１、光学系１６２、照明装置１６３、レー
ザ光源１６７を有する。照明装置１６３は、プリズム１
６４、ＬＥＤ（light emitting diode）１６５、ハーフ
ミラー１６６を具備する。

【００４６】また、移動カメラ調整機構１８は、フレー
ム１９１、シリンダ１９２、ピストン１９３、ピストン
ロッド１９４、腕部材（ブラケット）１９５、係合部材
１９６、サーボモータ１９７、被案内部材１９８、係合
部材１９９、ボールネジ２００、エンコーダ２０１、ガ
イドレール（案内部材）２０２を有する。移動カメラ調
整機構１８のシリンダ１９３には、ピストン１９３で隔
てられる両内部空間に空圧を供給する流体源１９が弁装
置２０を介して接続される。

【００４７】照明装置１６３は、図下方向に位置する撮
像対象を照明するものである。外形としては、ほぼ正方
断面の筒状になっており、筒の各内壁にはプリズム１６
４が図示のようにその斜面が斜め下方向に向くように設
けられる。プリズム１６４の上水平面に対向してはＬＥ
Ｄ１６５が設けられており、ＬＥＤ１６５の放つ光は、
プリズム１６４の上水平面に入射してその内部を通過
し、さらに斜面で屈折して斜め下方向に射光される。こ
れにより、撮像対象をまんべんなく照明する。

【００４８】さらに、照明装置１６３には、筒中央付近
に４５度の傾きでハーフミラー１６６が設けられる。ハ
ーフミラー１６６の水平方向隣接部にはやはりＬＥＤ１
６５が設けられており、このＬＥＤ１６５の放つ光は、
ハーフミラー１６６で反射されて下方向に射光される。
これにより撮像対象は撮像方向からも照明される。

【００４９】撮像対象からの反射光は、照明装置１６３
の筒中央付近を下から上に、ハーフミラー１６６を突き
抜けて、光学系１６２を介して光電変換部１６１に達す
る。

【００５０】光学系１６２は、撮像対象からの光を受け
て光電変換部１６１に存在するＣＣＤエリアセンサ上に
結像をするものである。また、光電変換部１６１は、結
像されたエリア光学像を電気信号に変換するものであ
る。

【００５１】レーザ光源１６７は、撮像対象に斜め方向
にレーザ光１６８を照射するものである。照射すること
による機能については後述する（図４）。

【００５２】移動カメラ調整機構１８のフレーム１９１
は、移動機構としてのシリンダ１９２およびピストン１
９３、ピストンロッド１９４について、そのうちの固定
部材としてのシリンダ１９２を固定し、かつ、ガイドレ
ール２０２を固定するものである。

【００５３】シリンダ１９２は、上記のようにフレーム
１９１に固定され、内部に位置する移動部材としてのピ
ストン１９３およびピストンロッド１９４に上下方向の
動きを提供するものである。

【００５４】ピストンロッド１９４のピストン１９３と
は反対側の端部には、移動機構としての係合部材１９
６、サーボモータ１９７、被案内部材１９８、係合部材
１９９、ボールネジ２００、エンコーダ２０１が接続さ
れる。このうち、係合部材１９６は、直接的にピストン
ロッド１９４に接続され、この移動機構の固定部材の一
部となる。固定部材としての係合部材１９６には、固定
部材の他の部分であるサーボモータ１９７が取り付けら
れており、サーボモータ１９７の回転軸には、ボールネ
ジ２００の一端が結合しこれを回転可能としている。

【００５５】ボールネジ２００の他端は、固定部材のさ
らに他の部分である係合部材１９９に回転可能に支持さ
れており、また、ボールネジ２００の回転を検出するエ
ンコーダ２０１に接続されている。サーボモータ１９７
とエンコーダ２０１は、それぞれ、サーボ機構のアクチ
ュエータとセンサとして機能する。

【００５６】ボールネジ２００のネジ部には、移動部材
としての被案内部材１９８が係合されており、被案内部
材１９８には、移動カメラ１６を支持する腕部材１９５
が接続さている。また、被案内部材１９８は、ガイドレ
ール２０２に案内・支持され、図上、上下方向の移動が
可能になっている。なお、被案内部材１９８の上下移動
を円滑にするため係合部材１９６および同１９９につい
てもガイドレール２０２により案内・支持されるように
構成している。

【００５７】シリンダ１９２の内部であって、ピストン
１９３により区画された両空間には、流体源１９から弁
装置２０を介して空気圧が供給され得る。弁装置２０
は、上記両空間のうち一方に空気圧を供給し、他方の空
間からの空気の排出を自在にするためのものである。な
お、流体源１９は、油圧源としてもよい。

【００５８】以上のような移動カメラ調整機構１８の構
成により、移動カメラ１６の上下方向の移動は、大スト
ロークについてはシリンダ１９２およびピストン１９３
の動作により、小ストロークについてはサーボモータ１
９７の動作により行なうことができる。このようなスト
ローク量による分担により、サーボモータ１９７は小型
化され、かつ、移動カメラ１６の撮像位置からの退避も
高速に行なうことができる。

【００５９】また、サーボモータ１９７のサーボ動作に
より移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性
も、撮像対象の高さに合わせて正確に変えることができ
る。すなわち、被案内部材１９８の係合部材１９６など
に対する移動ストローク量を移動カメラ１６の被写界深
度以下の精度で制御可能に構成することにより、ピント
の合った撮像データを得ることができる。

【００６０】さらに、撮像対象の高さ方向位置の変化に
合わせて、照明装置１６３と光学系１６２と光電変換部
１６１とを一括して移動することにより、撮像対象に対
する照明角度や撮像倍率が一定に保たれる。よって、撮
像データとしてより一定したものが得られるので画像処
理の負担も軽減できる可能性がある。

【００６１】図４は、図３に示した移動カメラ１６に設
けられたレーザ光源１６７の機能を説明するための図で
ある。図４において、図３で説明した構成要素には同一
の番号を付してある。

【００６２】すでに述べたようにレーザ光源１６７は、
撮像対象に対して斜め上方からレーザ光１６８を照射す
るものである。このような照射を行なうと、基板Ｐ上に
搭載された部品２１、２２の高さにより、移動カメラ１
６が捉えるレーザスポットＡ、Ｂの位置（Ｘ方向位置）
が異なる。そこで、この位置を手掛かりに、搭載部品の
上面と移動カメラ１６との距離を、移動カメラ調整機構
１８により調整する。

【００６３】例えば、レーザスポットは移動カメラ１６
により得られた撮像データに捉えられるので、あらかじ
めピントが合っている場合のレーザスポットのＸ方向位
置との比較を行なうようにする。そして、その差分に基
づいて移動カメラ調整機構１８を動作させ、搭載部品の
上面と移動カメラ１６との距離をピントの合うものにす
る。このようなオートフォーカス機能に要するデータ処
理についてはさらに後述する（図９）。

【００６４】図５は、図１および図２に示した表面実装
機における固定カメラ１５と固定カメラ調整機構１７の
構成例を示す図である。

【００６５】図５に示すように、固定カメラ１５は、光
電変換部１５１、光学系１５２、照明装置１５３を有す
る。照明装置１５３は、プリズム１５４、ＬＥＤ１５
５、ハーフミラー１５６を具備する。

【００６６】また、固定カメラ調整機構１７は、フレー
ム１７１、腕部材（ブラケット）１７２、ガイドレール
（案内部材）１７３、被案内部材１７４、シリンダ１７
５、１７８、１８１、ピストン１７６、１７９、１８
２、ピストンロッド１７７、１８０、１８３を有する。

【００６７】固定カメラ調整機構１７のシリンダ１７
５、１７８、１８１には、それぞれ、ピストン１７６、
１７９、１８２で隔てられる一方の内部空間に一定空圧
を供給する空圧源２８がレギュレータ２７を介して接続
される。また、他方の内部空間には、それぞれ、高空圧
を供給または停止する切換え部２３、２４、２５を介し
て高空圧源２６が接続される。

【００６８】照明装置１５３は、図上方向に位置する撮
像対象を照明するものである。外形としては、ほぼ正方
断面の筒状になっており、筒の各内壁にはプリズム１５
４が図示のようにその斜面が斜め上方向に向くように設
けられる。プリズム１５４の下水平面に対向してはＬＥ
Ｄ１５５が設けられており、ＬＥＤ１５５の放つ光は、
プリズム１５４の下水平面に入射してその内部を通過
し、さらに斜面で屈折して斜め上方向に射光される。こ
れにより、撮像対象をまんべんなく照明する。

【００６９】さらに、照明装置１５３には、筒中央付近
に４５度の傾きでハーフミラー１５６が設けられる。ハ
ーフミラー１５６の水平方向隣接部にはやはりＬＥＤ１
５５が設けられており、このＬＥＤ１５５の放つ光は、
ハーフミラー１５６で反射されて上方向に射光される。
これにより撮像対象は撮像方向からも照明される。

【００７０】撮像対象からの反射光は、照明装置１５３
の筒中央付近を上から下に、ハーフミラー１５６を突き
抜け、光学系１５２を介して光電変換部１５１に達す
る。

【００７１】光学系１５２は、撮像対象からの光を受け
て光電変換部１５１に存在するＣＣＤラインセンサ上に
結像をするものである。また、光電変換部１５１は、結
像されたライン光学像を電気信号に変換するものであ
る。

【００７２】なお、この固定カメラ１５は、図示のよう
に、照明装置１５と光電変換部１５１との相対位置がフ
レーム１７１により固定され、光学系１５２のみが腕部
材１７２により上下方向に移動可能とされているもので
ある。これにより、撮像対象の高さ方向の位置変位に対
応してピントの合った画像を得ることができる。また、
移動する対象が固定カメラ１５のうち光学系１５２に限
られるので、移動機構の力学的仕様が小さなもので済む
利点がある。

【００７３】固定カメラ調整機構１７のフレーム１７１
は、移動機構としてのシリンダ１８１およびピストン１
８２、ピストンロッド１８３（以下、「シリンダ１８１
およびピストン１８２、ピストンロッド１８３」を「シ
リンダ１８１等」という場合がある。）について、その
うちの固定部材としてのシリンダ１８１を固定し、か
つ、ガイドレール１７３を固定するものである。

【００７４】シリンダ１８１は、上記のようにフレーム
１７１に固定され、内部に位置する移動部材としてのピ
ストン１８２およびピストンロッド１８３に上下方向の
動きを提供するものである。

【００７５】また、他の移動機構としてのシリンダ１７
８およびピストン１７９、ピストンロッド１８０（以
下、これらを「シリンダ１７８等」という場合があ
る。）は、そのうちの固定部材としてのシリンダ１７８
が、上記ピストンロッド１８３に接続され、シリンダ１
７８は、内部に位置する移動部材としてのピストン１７
９およびピストンロッド１８０に上下方向の動きを提供
する。

【００７６】また、さらに他の移動機構としてのシリン
ダ１７５およびピストン１７６、ピストンロッド１７７
（以下、これらを「シリンダ１７５等」という場合があ
る。）は、そのうちの固定部材としてのシリンダ１７５
が、上記ピストンロッド１８０に接続され、シリンダ１
７５は、内部に位置する移動部材としてのピストン１７
６およびピストンロッド１７７に上下方向の動きを提供
する。

【００７７】なお、以上説明のピストン１７６、１７
９、１８２の移動ストローク量は、その並びがほぼ２を
公比とする等比数列に従うように設定される。

【００７８】ピストンロッド１７７のピストン１７６と
は反対側の端部には、被案内部材１７４が接続されてお
り、被案内部材１７４には、固定カメラ１５の光学系１
５２を支持する腕部材１７２が接続さている。また、被
案内部材１７４は、ガイドレール１７３に案内・支持さ
れ、図上、上下方向の移動が可能になっている。

【００７９】シリンダ１７５、１７８、１８１の内部で
あって、ピストン１７６、１７９、１８２により区画さ
れた一方の空間には、空圧源２８からレギュレータ２７
を介して一定の空気圧が供給されている。レギュレータ
２７は、空圧源２８から一定圧を作り出すものである。

【００８０】シリンダ１７５、１７８、１８１の内部で
あって、ピストン１７６、１７９、１８２により区画さ
れた他方の空間には、それぞれ、切換え部２３、２４、
２５を介して高空圧源２６から高圧（レギュレータ２７
の出力側より高圧）が供給され得る。ここで、切換え部
２３、２４、２５それぞれは、図示のように、入力信号
の状態（１／０）により高空圧源２６の高圧の供給／停
止を切換えることができる。供給される場合には、ピス
トン１７６、１７９、１８２は、それぞれ図示とは反対
側のシリンダ１７５、１７８、１８１端部に位置する。
停止される場合には、空圧源２８およびレギュレータ２
７のはたらきにより図示の状態となる。

【００８１】以上のような固定カメラ調整機構１７の構
成により、光学系１６２の上下方向の移動は、切換え部
２３、２４、２５に入力される３ビットの信号によりな
されることなる。これは、移動機構としてのシリンダ１
７５、１７８、１８１等が直列に接続され、その最も外
側の部材に光学系１５２を支持する腕部材１７２が接続
されているからである。そして、ピストン１７６、１７
９、１８２の移動ストローク量が、その並びとしてほぼ
２を公比とする等比数列に従うように設定されるからで
ある。

【００８２】このような固定カメラ調整機構１７の構成
では、固定カメラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性
を、３ビットの信号により、撮像対象の高さに合わせて
正確に変えることができる。すなわち、最も移動ストロ
ーク量が小さいピストン１８２の移動ストローク量を固
定カメラ１５の被写界深度相当量（例えば２ｍｍ）以下
に設定することにより、固定カメラ１５の被写界深度方
向の撮像位置特性を被写界深度以下の分解能で調整しピ
ントの合った撮像データを得ることができる。

【００８３】なお、移動機構の直列数を３ではなく２や
４以上とすることによっても、撮像対象の高さ変化に対
応する範囲が変化するのみで、同様に、固定カメラ１５
の被写界深度方向の撮像位置特性を被写界深度以下で調
整することができる。また、ピストン１８２にみではな
く、ピストン１７６、１７９のうちひとつあるいは両方
を固定カメラ１５の被写界深度相当量以下に設定しても
よい。

【００８４】次に、上記の表面実装機の制御部について
図６を参照して説明する。図６は、本発明の一実施形態
たる表面実装機の制御系の構成を示すブロック図であ
る。同図においてすでに説明した構成要素と同一のもの
には同一の番号を付してある。なお、図示した制御系の
構成には、発明の実施形態として重要性の小さい部分を
省略しているところがある（例えばコンベア２の制御な
ど）。

【００８５】図６に示すように、制御装置３０は、統括
制御部３５、そのための記憶部３７、画像処理部３３、
そのための記憶部３４、移動カメラ１６を操作するサー
ボモータ１９７およびエンコーダ２０１並びに弁装置２
０とのインターフェース３１、固定カメラ１５を操作す
る切換え部２３、２４、２５へのインターフェース３
６、Ｘ軸サーボ装置などサーボ装置とのインターフェー
ス３２を有する。

【００８６】移動カメラ１６には、すでに説明したよう
に、シリンダ１９２の作用とサーボモータ１９７および
エンコーダ２０１の作用とが及ぶ。シリンダ１９２は、
弁装置２０を介して、制御装置３０のインターフェース
３１との接続がなされる。また、サーボモータ１９７、
エンコーダ２０１も同様に制御装置３０と接続がなされ
る。

【００８７】固定カメラ１５には、すでに説明したよう
に、シリンダ１７５、１７８、１８１の作用が及ぶ。シ
リンダ１７５、１７８、１８１は、切換え部２３、２
４、１５を介して制御装置３０のインターフェース３６
との接続がなされる。なお、固定カメラ１５は、上記の
例では表面実装機の２箇所に設けられているが、他方の
ものも同様に制御装置３０に接続されている。

【００８８】インターフェース３２は、図示のように、
Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニ
ット部サーボ装置４０（Ｚ軸サーボ装置４１、…、Ｒ軸
サーボ装置４２、…）との接続を有する。Ｘ軸サーボ装
置４３は、図１、図２におけるＸ軸サーボモータ１１を
含む構成であり、Ｙ軸サーボ装置４４は、同図のＹ軸サ
ーボモータ９を含む構成である。

【００８９】統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ装置４３、
Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４
０、弁装置２０、サーボモータ１９７、切換え部２３、
２４、２５の動作を統括的に制御するため処理を行なう
ものである。実体的には、マイクロプロセッサなどのハ
ードウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとによ
り構成され得る。

【００９０】記憶部３７は、統括制御部３５が行なう処
理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、
統括制御部３５から情報が出し入れされる。

【００９１】画像処理部３３は、移動カメラ１６、固定
カメラ１５で得られた撮像データを処理し、これにより
撮像データに含まれる情報を認識して統括制御部３５に
供給するものである。認識する情報については、後述す
る。なお、画像処理部３３も、実体的には、マイクロプ
ロセッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソ
フトウエアとにより構成され得る。

【００９２】記憶部３４は、画像処理部３３が行なう処
理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、
画像処理部３３から情報が出し入れされる。

【００９３】インターフェース３１は、統括制御部３５
が処理することにより生成された制御信号を弁装置２０
またはサーボモータ１９７に出力するためのインターフ
ェースである。なお、エンコーダ２０１からは、サーボ
機構のセンサ出力としてエンコード信号がインターフェ
ース３１に導かれる。

【００９４】インターフェース３６は、統括制御部３５
が処理することにより生成された３ビットの制御信号を
切換え部２３、２４、２５に出力するためのインターフ
ェースである。

【００９５】インターフェース３２は、統括制御部３５
が処理することにより生成されたサーボ制御信号を、Ｘ
軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニッ
ト部サーボ装置４０に出力し、また、これらのサーボ装
置４３、４４、４０からのセンサ出力を入力するための
インターフェースである。

【００９６】次に、図６に示した制御系による、図１、
図２に示した表面実装機の動作について図７をも参照し
て説明する。図７は、図６に示した制御系による、図
１、図２に示した表面実装機の動作フローを示す流れ図
である。

【００９７】まず、すでに表面実装機で部品がすべて搭
載されたプリント基板Ｐがコンベア２により搬出され、
部品未搭載のプリント基板Ｐが新たにコンベア２により
搬入され所定位置にクランプされる（ステップ５１）。
そして、搭載済みリストが初期化される（ステップ５
２）。搭載済みリストは、記憶部３７に記憶・保持され
ている。

【００９８】次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装
置４４により移動カメラ１６を基板上に移動する（ステ
ップ５３）。そして、必要なら移動カメラ１６について
移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板のマーク
を撮像する（ステップ５４）。撮像された画像を、撮像
データ１とする。なお、ステップ５４の詳細について
は、後述する。

【００９９】次に、撮像データ１を画像処理部３３によ
り処理し、基板マークを認識することにより、基板の位
置ずれ（Ｘ方向、Ｙ方向、ＸＹ平面に垂直な軸回りのθ
方向）を検出し、検出された位置ずれから各部品の搭載
位置補正値δ１が求められる。補正値δ１は、統括制御
部３５に渡されて記憶部３７に格納・記憶される（ステ
ップ５５）。

【０１００】次に、統括制御部３５により搭載済リスト
が調べられ未搭載データの有無が判断される（ステップ
５６）。未搭載データがなくなればすべての部品の搭載
が完了しているので、この基板については搭載確認（搭
載検査）工程に移行する（ステップ６６、６７）。搭載
確認工程については、後述する。未搭載データがある場
合には、統括制御部３５により、そのデータを検索し実
装順序などの作業手順を決定する（ステップ５７）。

【０１０１】次に、決定された作業手順に従って、Ｘ軸
サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、吸着
ヘッド１３を部品吸着位置に移動させて部品を吸着する
（ステップ５８）。この部品吸着は、所定のすべてのノ
ズル１４に部品が吸着されるよう繰り返される（ステッ
プ５９）。なお、この吸着動作における吸着ヘッド１３
の吸着位置制御は、後述する固定カメラ１５の撮像によ
って検出される吸着ヘッド１３の位置ずれを考慮に入れ
て、部品に対しての吸着ヘッド１３の位置ずれが小さく
なるように制御して行なってもよい。

【０１０２】次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装
置４４を制御して、ヘッドユニット６を固定カメラ１５
上に移動する（ステップ６０）。この例では、固定カメ
ラ１５は前述のようにラインカメラである。そして、必
要なら固定カメラ１５について固定カメラ調整機構１７
をＺ方向調整し、ライン方向と直交する方向（Ｘ方向）
にヘッドユニット５を走査するように移動して、部品が
吸着された吸着ヘッド１３を撮像する。この撮像された
画像を撮像データ２とする（ステップ６１）。なお、こ
のステップ６１の詳細については、後述する。

【０１０３】次に、撮像データ２を画像処理部３３によ
り処理し、吸着された部品を認識することにより、吸着
部品の位置ずれを検出し、検出された位置ずれから各吸
着部品の搭載位置補正値δ２が求められる（ステップ６
２）。補正値δ２は、統括制御部３５に渡されて記憶部
３７に格納・記憶される。そして、統括制御部３５によ
り、上記で求められ保持された補正値δ１と補正値δ２
とから、最終的な搭載位置補正値となるδ（＝δ１＋δ
２）を求めこれを記憶部２７に記憶・保持する（ステッ
プ６３）。

【０１０４】次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装
置４４を制御して、吸着ヘッド１３を補正された搭載位
置に移動させて部品を装着する（ステップ６４）。この
部品装着は、所定のすべてのノズル１４について繰り返
される（ステップ６５）。所定のすべてのノズル１４に
ついて装着が完了すると、ステップ５６に戻り未搭載デ
ータについて同様に動作・処理が行なわれる。

【０１０５】未搭載部品がすべてなくなった後には、搭
載確認工程が実行される。このため、Ｘ軸サーボ装置４
３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、移動カメラ１６を
基板上方に位置させる（ステップ６６）。そして、必要
なら移動カメラ１６について移動カメラ調整機構１８を
Ｚ方向調整し、基板面を撮像する（ステップ６７）。こ
のＺ方向調整は、搭載された部品の高さ方向に応じるも
のである。なお、このステップ６７の詳細については後
述する。

【０１０６】ここで、「必要なら移動カメラ１６につい
て移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板のマー
クを撮像するステップ」（ステップ５４）の詳細につい
て、図８を参照して説明する。図８は、図７おけるステ
ップ５４の詳細な処理の一例を示す流れ図である。

【０１０７】まず、統括制御部３５により、移動カメラ
１６についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか
否かが判断される（ステップ５４１）。この条件はあら
かじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。
例えば、プリント基板を今までとは別の品種に切換えた
ときなどの条件とすることができる。この条件が成立し
ていない場合は、後述するステップ５４４の処理に移行
する。

【０１０８】条件が成立している場合には、移動カメラ
調整機構１８の調整として以下の処理を行なう。すなわ
ち、基板の厚さ情報を記憶部３７から取り出し（ステッ
プ５４２）、その情報により、サーボモータ１９７を制
御し移動カメラ１６のＺ方向調整を行う（ステップ５４
３）。この処理は、基板の厚さにより、印されたマーク
の高さ位置が変化することに対応して移動カメラ１６の
被写界深度方向の撮像位置特性を調整するものである。

【０１０９】次に、このＺ方向調整がされた移動カメラ
１６により基板マークを撮像する（ステップ５４４）。
このような撮像により基板の厚さによらずピントのより
合った撮像データを得ることができる。なお、この例で
は、シリンダ１９２については、最初に撮像のためピス
トン１９３が最も下方に位置するようにされた後はその
ままの状態を維持するようにしている。これは、ピスト
ン１９３が最も下方に位置する場合が撮像状態であり、
ピストン１９３が最も上方に位置する場合が撮像待機状
態であるとしてここでは動作させたからである。

【０１１０】次に、「必要なら移動カメラ１６について
移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板面を撮像
するステップ」（ステップ６７）の詳細について、図９
を参照して説明する。図９は、図７おけるステップ６７
の詳細な処理の一例を示す流れ図である。

【０１１１】まず、統括制御部３５により、移動カメラ
１６についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか
否かが判断される（ステップ６７１）。この条件はあら
かじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。
例えば、複数の高さ位置についてプリント基板への搭載
状況を検査する必要があるものとしてあらかじめ登録さ
れたことを条件とすることができる。この条件が成立し
ていない場合は、後述するステップ６７４の処理に移行
する。

【０１１２】条件が成立している場合には、移動カメラ
調整機構１８の調整として以下の処理を行なう。すなわ
ち、搭載された部品の厚さ情報を記憶部３７から取り出
し（ステップ６７２）、その情報により、サーボモータ
１９７を制御し移動カメラ１６のＺ方向調整を行う（ス
テップ６７３）。この処理は、搭載された部品の厚さ
（高さ）により、検査すべき高さ位置が変化することに
対応して移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特
性を調整するものである。

【０１１３】なお、この際の移動カメラ１６のＺ方向調
整は、前述したオートフォーカス機能を援用して行なっ
てもよい。すなわち、レーザ光源１６７からのレーザ光
１６８によるレーザスポットを移動カメラ１６で捉え、
画像処理部３３でその位置を特定する。この特定された
位置を、合焦している場合のレーザスポット位置と対比
し、その差分に基づき、移動カメラ調整機構１８の調整
して移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性を
最良の設定に収束させるものである。このようなオート
フォーカス機能によれば、移動カメラ１６について、単
なる開ループによって被写界深度方向の撮像位置特性を
調整するより、精度のよい調整を行なうことができる。

【０１１４】また、オートフォーカス機能は、上記のよ
うなレーザ光１６８を用いる方法には限らず行なうこと
もできる。例えば、移動カメラ１６で捉えた撮像データ
のうち合焦すべき画像領域について画像処理部３３で処
理し、その微分コントラストが最も強くなる画像を得る
ようにするものである。ピントが合っている場合には、
合焦すべき画像領域において最も微分コントラストが強
くなると考えられるからである。

【０１１５】微分コントラストの検出には、合焦すべき
画像領域内におけるごく近傍の画素との輝度の差の総和
を求める方法を用いることができる。このようにして検
出された微分コントラストをサーボモータ１９７による
サーボ機構にフィードバックし、より精密に移動カメラ
１６のＺ方向調整を行なうことができる。

【０１１６】移動カメラ１６のＺ方向調整がされたら、
移動カメラ１６により基板面を撮像する（ステップ６７
４）。このような撮像により基板上の部品高さに応じて
ピントのより合った撮像データを得ることができる。し
たがって、撮像データを認識する精度が向上しより高精
度に部品搭載状況の確認・検査ができる。なお、基板上
に高さの異なる複数の部品が存在し、それら複数の部品
について検査をする場合には、それらの高さに応じて移
動カメラ１６のＺ方向調整を複数回行ない、そのたびに
基板面を撮像し確認・検査するようにしてもよい。

【０１１７】移動カメラ１６による基板面の撮像を終え
たら、移動カメラ１６を、シリンダ１９２の操作により
撮像位置から退避させる（上方に移動する）。シリンダ
１９２の操作により、移動カメラ１６は、退避位置に容
易かつ高速に移動する。なお、この退避は、連続的に次
の基板について部品を搭載する場合には、行なわずに済
ませてもよい。

【０１１８】次に、「必要なら固定カメラ１５について
固定カメラ調整機構１７をＺ方向調整し、部品が吸着さ
れた吸着ヘッド１３を撮像するステップ」（ステップ６
１）の詳細について、図１０を参照して説明する。図１
０は、図７おけるステップ６１の詳細な処理の一例を示
す流れ図である。

【０１１９】まず、統括制御部３５により、固定カメラ
１５についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか
否かが判断される（ステップ６１１）。この条件はあら
かじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。
例えば、部品を今までとは別のものに切換えたときなど
の条件とすることができる。この条件が成立していない
場合は、後述するステップ６１４の処理に移行する。

【０１２０】条件が成立している場合には、固定カメラ
調整機構１７の調整として以下の処理を行なう。すなわ
ち、部品の厚さ情報を記憶部３７から取り出し（ステッ
プ６１２）、その情報により切換え部２３、２４、２５
を制御してシリンダ１７５、１７８、１８１により固定
カメラ１５のＺ方向調整を行う（ステップ６１３）。こ
の処理は、部品の厚さにより、吸着ノズル１４に吸着さ
れた部品の高さ位置が変化することに対応して固定カメ
ラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するもの
である。

【０１２１】次に、このＺ方向調整がされた固定カメラ
１５により部品の吸着状況を撮像する（ステップ６１
４）。このような撮像により部品の厚さによらずピント
のより合った撮像データを得ることができる。したがっ
て、撮像データを認識する精度が向上しより高精度に部
品吸着状況の認識ができる。

【０１２２】以上説明のように、本発明の実施形態たる
表面実装機では、撮像装置（移動カメラ１６、固定カメ
ラ１５）のＺ方向撮像位置特性が撮像対象物の高さ位置
に従って可変し、これにより、撮像装置としてよりピン
トの合った撮像データを得ることができる。よって、撮
像対象の認識精度が向上する。

【０１２３】なお、以上の説明では、固定カメラ１５に
ついては光学系１５２のみの移動系であってシリンダ１
７５、１７８、１８１による３ビットの信号による制御
を、移動カメラ１６については照明装置１６３、光学系
１６２、光電変換部１６１の一括した移動系であってシ
リンダ１９２とサーボモータ１９７とによる制御を、そ
れぞれ説明したが、本発明としてはいずれがいずれであ
ってもよい。すなわち、固定カメラ１５についてシリン
ダとサーボモータとによる制御を適用するようにしても
よく、移動カメラ１６についてシリンダ列によるｎビッ
トの信号による制御を適用することもできる。また、光
学系のみの移動であるか一括した移動であるかも上記制
御系によりいずれかに制限されるものではない。

【０１２４】さらには、移動機構としては、シリンダ機
構やサーボモータによるサーボ機構に限らず電磁ソレノ
イドや圧電素子によりＺ方向変位を得るものであっても
よい。

【０１２５】また、以上では、本発明を表面実装機に適
用した場合を説明したが、これをスクリーン印刷機に適
用することもできる。以下、図１１を参照して説明す
る。図１１は、本発明を適用し得るスクリーン印刷機の
構成を示す正面図である。

【０１２６】図１１に示すように、このスクリーン印刷
機７０は、スキージユニット７１、フレーム支持部材７
７、スキージユニット移動機構７８、固定カメラ７９、
マスク保持機構８０ａ、８０ｂ、印刷ステージ８３、昇
降回転ユニット８４、テーブル８５、固定カメラ調整機
構８６を具備する。スキージユニット７１は、往動時用
スキージ７２、復動時用スキージ７３、フレーム７４、
エアシリンダ７５、７６を有する。

【０１２７】マスク保持機構８０ａ、８０ｂには、スク
リーンマスク８１が張設され得る。また、印刷ステージ
８３上には基板８２が載置・保持され得る。

【０１２８】上記構成を説明するに、スキージユニット
７１は、全体としてフレーム支持部材７７に接続されス
キージユニット移動機構７８によりＸ方向に移動可能に
支持されている。スキージユニット７１のフレーム７４
には、往動時用スキージ７２、復動時用スキージ７３が
取り付けられており、これらのスキージ７２、７３は、
それぞれ、Ｙ方向に線状の下端部を有しており、また、
エアシリンダ７５、７６により昇降可能になっている。

【０１２９】スキージ７２または７３によりスクリーン
マスク８１を介して基板８２上にペースト状組成物を印
刷する場合には、往動（図右方向）か復動（図左方向）
かに従ってエアシリンダ７５または７６の一方がスキー
ジ７２または７３がスクリーンマスク８１に押圧され
る。この押圧状態を保ってスキージユニット７１が全体
としてＸ方向に移動する。これにより、基板８２上にペ
ースト状組成物を印刷することができる。

【０１３０】マスク保持機構８０ａ、８０ｂは、スクリ
ーンマスク８１のＸ方向両端部を挟持するものである。
挟持されたスクリーンマスク８１の下側には、基板８２
を載置・保持した印刷ステージ８３が移動してきてＸ、
Ｙ、Ｚ、およびθ（ＸＹ平面に垂直な軸回り）の所定位
置に固定され得る。

【０１３１】すなわち、印刷ステージ８３は、昇降回転
ユニット８４により昇降（Ｚ方向）および回転（θ方
向）が可能であり、かつ、テーブル８５により昇降回転
ユニット８４とともにＸ、Ｙ各方向に移動可能である。

【０１３２】昇降回転ユニット８４および印刷ステージ
８３の移動動作を説明すると、まず、図示の右側の一点
鎖線で示す位置において基板８２の搬出、搬入を行な
う。搬出はすでに印刷の終了した基板８２であり、搬入
はこれから印刷を行なう基板８２である。

【０１３３】次に、基板８２を載置保持した印刷ステー
ジ８３および昇降回転ユニット８４は、左側の実線の位
置までテーブル８５上を移動する。そして、昇降回転ユ
ニット８４が印刷ステージ８３を所定の回転位置および
Ｚ方向位置に移動させる（図左側の一点鎖線位置）。こ
れにより印刷可能な基板位置になる。印刷を終えた基板
８２および印刷ステージ８３等は、上記とは反対の動き
により図右側の一点鎖線位置に移動し、基板８２が搬出
される。

【０１３４】以上のような構成を有するスクリーン印刷
機７０において、基板の搬出・搬入位置の上方には固定
カメラ７９が設けられる。この固定カメラ７９の機能
は、基板存在や印刷状態の確認である。例えば、基板存
在は、表面実装機と同様に基板に印されたマークを固定
カメラ７０で撮像・認識することにより確認することが
できる。また、印刷状態の確認は、印刷されたペースト
状組成物を撮像・認識することにより確認することがで
きる。

【０１３５】また、固定カメラ７９には、固定カメラ調
整機構８６が付帯されており、これにより固定カメラ７
９のＺ方向の撮像位置特性が調整される。

【０１３６】この実施形態では、固定カメラ７９および
固定カメラ調整機構８６について図３または図５に示し
たような構成を有しており、また図６で説明した構成に
よりそれらの調整を行なう。したがって、スクリーン印
刷機においても、固定カメラ７９のＺ方向撮像位置特性
が撮像対象物の高さ位置に従って可変し、これにより、
撮像装置としてよりピントの合った撮像データを得るこ
とができる。

【０１３７】次に、本発明をディスペンサに適用した場
合を図１２を参照して説明する。図１２は、本発明を適
用し得るディスペンサの構成を示す正面図である。

【０１３８】図１２に示すように、このディスペンサ
は、基台９１、コンベア９２、ヘッドユニット９５、Ｘ
軸ガイド部材９８、Ｙ軸サーボモータ９９、Ｘ軸サーボ
モータ１０１、Ｘ軸ボールネジ１０２、移動カメラ１０
６を具備する。ヘッドユニット９５は、複数のディスペ
ンサヘッド９３ａ、９３ｂ、複数のノズル１０４ａ、１
０４ｂ、移動カメラ１０６、移動カメラ調整機構１０８
を有する。

【０１３９】基台９１上には、プリント基板搬送用のコ
ンベア９２が配設され、プリント基板がコンベア９２上
を搬送されて図示省略のクランプ機構により所定の付着
作業位置で停止されるようになっている。

【０１４０】基台９１の上方にはヘッドユニット９５が
装備され、ヘッドユニット９５は、以下のように、Ｘ軸
方向およびＹ軸方向に移動可能に構成されている。すな
わち、基台９１には、ヘッドユニット９５の支持部材
（図示せず）がＹ軸方向の固定レール（図示せず）に移
動可能に配置され、上記支持部材上にヘッドユニット９
５がＸ軸方向のガイド部材９８に沿って移動可能に支持
されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９９によりボー
ルネジ（図示せず）を介して上記支持部材のＹ軸方向の
移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１０１によ
りボールネジ１０２を介してヘッドユニット９５のＸ軸
方向の移動が行なわれるようになっている。

【０１４１】ヘッドユニット９５には、塗布剤付着用の
複数のディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂが具備されて
おり、この例では２本のディスペンサヘッド９３ａ、９
３ｂがＸ軸方向に一列に並べて配設されている。ディス
ペンサヘッド９３ａ、９３ｂは、それぞれヘッドユニッ
ト９５のフレームに対してＺ軸方向の移動が可能とさ
れ、サーボモータ（図示省略）によりこの昇降がなされ
る。各ディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂのＺ軸下端に
はノズル１０４ａ、１０４ｂが設けられる。

【０１４２】ヘッドユニット９５には、さらに、移動カ
メラ調整機構１０８を介して、ＣＣＤエリアセンサを撮
像素子とする移動カメラ１０６が設けられている。この
移動カメラ１０６は、プリント基板の作業位置での停止
後に、基板に印されたマークを撮像し、これにより、基
板の存在確認や正規の位置からのずれの検出、あるいは
ディスペンスされた状態の確認などを行なうものであ
る。検出された正規の位置からのずれについては、ディ
スペンサヘッド９３ａ、９３ｂにより塗布剤を基板上に
付着させるときにディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂの
位置を補正するため利用することができる。

【０１４３】なお、移動カメラ１０６には、撮像対象物
を照明する専用の照明部が設けられている。

【０１４４】この実施形態では、移動カメラ１０６およ
び移動カメラ調整機構１０８について図３または図５に
示したような構成を有しており、また図６で説明した構
成によりそれらの調整を行なう。したがって、このよう
なディスペンサにおいても、移動カメラ１０６のＺ方向
撮像位置特性が撮像対象物の高さ位置に従って可変し、
これにより、撮像装置としてよりピントの合った撮像デ
ータを得ることができる。

【０１４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調
整装置は、固定部材と固定部材に対して相対的に移動す
る移動部材とを備えた移動機構を複数有しており、それ
らの移動機構がそれぞれの移動部材を介して互いに直列
に接続されている。これにより、移動機構全体としての
動作は各移動機構の動作が加算されたものとなり、必要
な移動ストロークに応じて選択的に廉価な移動機構を動
作させることが可能である。

【０１４６】また、複数の移動機構のうちの少なくとも
ひとつにおける移動部材の固定部材に対する移動ストロ
ーク量が撮像装置の被写界深度相当量以下であることか
らピント調整も十分な品質まで行なうことができる。こ
れらにより、撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性
調整、または撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構
成で行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概
略的な平面図。

【図２】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概
略的な正面図。

【図３】図１および図２に示した表面実装機における移
動カメラ１６と移動カメラ調整機構１８の構成例を示す
図。

【図４】図３に示した移動カメラ１６に設けられたレー
ザ光源１６７の機能を説明するための図。

【図５】図１および図２に示した表面実装機における固
定カメラ１５と固定カメラ調整機構１７の構成例を示す
図。

【図６】本発明の一実施形態たる表面実装機の制御系の
構成を示すブロック図。

【図７】図６に示した制御系による、図１、図２に示し
た表面実装機の動作フローを示す流れ図。

【図８】図７おけるステップ５４の詳細な処理の一例を
示す流れ図。

【図９】図７おけるステップ６７の詳細な処理の他の例
を示す流れ図。

【図１０】図７おけるステップ６１の詳細な処理の一例
を示す流れ図。

【図１１】本発明を適用し得るスクリーン印刷機の構成
を示す概略的な正面図。

【図１２】本発明を適用し得るディスペンサの構成を示
す概略的な正面図。

【符号の説明】

１…基台 ２…コンベア ３…部品供給部 ４…テープ
フィーダ ５…ヘッドユニット ６…ヘッドユニット支
持部材 ７…Ｙ軸固定レール ８…Ｘ軸ガイド部材 ９
…Ｙ軸サーボモータ １０…Ｙ軸ボールネジ １１…Ｘ
軸サーボモータ １２…Ｘ軸ボールネジ １３…吸着ヘッド １４…吸着
ノズル １５…固定カメラ １６…移動カメラ １７…
固定カメラ調整機構 １８…移動カメラ調整機構 １９
…流体源 ２０…弁装置 ２１、２２…部品 ２３、２
４、２５…切換え部 ２６…高空圧源 ２７…レギュレ
ータ ２８…空圧源 ３０…制御装置 ３１…インターフェース ３２…インターフェース ３
３…画像処理部 ３４…記憶部 ３５…統括制御部 ３
６…インターフェース ３７…記憶部 ４０…ヘッドユ
ニット部サーボ装置 ４１…Ｚ軸サーボ装置 ４２…Ｒ
軸サーボ装置 ４３…Ｘ軸サーボ装置 ４４…Ｙ軸サー
ボ装置 ７０…スクリーン印刷機 ７１…スキージユニ
ット ７２…往動時用スキージ ７３…復動時用スキー
ジ ７４…フレーム ７５、７６…エアシリンダ ７７
…フレーム支持部材 ７８…スキージユニット移動機構
７９…固定カメラ ８０ａ、８０ｂ…マスク保持部材
８１…スクリーンマスク ８２…基板 ８３…印刷ス
テージ ８４…昇降回転ユニット ８５…テーブル ８
６…固定カメラ調整機構 ９１…基台 ９２…コンベア
９３ａ、９３ｂ…ディスペンサヘッド ９５…ヘッド
ユニット ９８…Ｘ軸ガイド部材 ９９…Ｙ軸サーボモ
ータ １０１…Ｘ軸サーボモータ １０２…Ｘ軸ボール
ネジ １０４ａ、１０４ｂ…ノズル １０６…移動カメ
ラ １０８…移動カメラ調整機構 １５１…光電変換部
１５２…光学系 １５３…照明装置 １５４…プリズム １５５…ＬＥＤ １５６…ハーフミ
ラー １６１…光電変換部 １６２…光学系 １６３…
照明装置 １６４…プリズム １６５…ＬＥＤ １６６…ハーフミラー １６７…レーザ光源 １６８…
レーザ光 １７１…フレーム １７２…腕部材 １７３
…ガイドレール １７４…被案内部材 １７５、１７
８、１８１…シリンダ １７６、１７９、１８２…ピス
トン １７７、１８０、１８３…ピストンロッド １９
１…フレーム １９２…シリンダ １９３…ピストン
１９４…ピストンロッド １９５…腕部材 １９６、１
９９…係合部材 １９７…サーボモータ １９８…被案
内部材 ２００…ボールネジ ２０１…エンコーダ ２
０２…ガイドレール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA19 BB29 CC01 CC25 DD00 EE00 FF10 FF41 GG04 GG07 GG13 HH04 HH12 HH14 JJ01 JJ02 JJ09 JJ25 JJ26 LL00 LL46 NN20 PP04 PP11 QQ13 QQ23 QQ24 QQ25 5C022 AA01 AB21 AC27 AC74 5E313 AA02 AA11 CC01 CC02 CC03 CC04 EE01 EE02 EE03 EE05 EE24 EE25 EE33 EE35 EE37 EE38 FF24 FF28 FF31 FF40 FG02 FG05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支
   持装置と、 前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方
   向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載
   装装置と、 前記基板支持装置の上方に設けられ、前記基板を上方か
   ら撮像する撮像装置と、 前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写
   界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備
   し、 前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対
   的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、 前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介し
   て互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のう
   ちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定
   部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界
   深度相当量以下であることを特徴とする部材載装機器。
2. 【請求項２】 基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支
   持装置と、 前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方
   向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載
   装装置と、 前記載装装置を下方から撮像する撮像装置と、 前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写
   界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備
   し、 前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対
   的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、 前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介し
   て互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のう
   ちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定
   部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界
   深度相当量以下であることを特徴とする部材載装機器。
3. 【請求項３】 前記撮像装置は、撮像対象を照明する照
   明部と、前記撮像対象からの光を通過させる光学系と、
   前記通過された光を受光して光電変換する光電変換部と
   を有し、 前記調整装置は、前記照明部と前記光学系と前記光電変
   換部とを一括して前記複数の移動機構により移動して前
   記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機
   器。
4. 【請求項４】 前記撮像装置は、撮像対象からの光を通
   過させる光学系を有し、 前記調整装置は、前記光学系を前記複数の移動機構によ
   り移動して前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特
   性を調整することを特徴とする請求項１または２記載の
   部材載装機器。
5. 【請求項５】 前記調整装置は、 前記直列接続された複数の移動機構のうち最も外側のも
   のの前記移動部材に接続され、かつ前記撮像装置に接続
   された腕部材と、 前記複数の移動機構による前記腕部材の移動を支持・案
   内する案内部材と、 前記案内部材と、前記直列接続された複数の移動機構の
   うち前記腕部材に接続されたものとは反対側の最も外側
   のものの前記固定部材とを固定するフレーム部材とをさ
   らに有することを特徴とする請求項１または２記載の部
   材載装機器。
6. 【請求項６】 前記複数の移動機構は、少なくとも、そ
   れらのうち前記移動部材の前記固定部材に対する移動ス
   トローク量が最大であるものが油圧または空圧のシリン
   ダ機構であり、前記シリンダ機構は、シリンダと前記シ
   リンダ内を往復動するピストンと前記ピストンに接続さ
   れ前記シリンダ外に突出するピストンロッドとを有し、
   前記シリンダは前記固定部材として機能し、前記ピスト
   ンおよびピストンロッドは前記移動部材として機能し、 前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前
   記ピストンにより区画されたいずれかの側に流体を供給
   する流体源と、 前記シリンダと前記流体源との間に設けられ、前記シリ
   ンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側への前
   記流体の供給と前記シリンダ内の前記ピストンにより区
   画された他方の側への前記流体の供給とを切換える弁装
   置とをさらに具備することを特徴とする請求項１または
   ２記載の部材載装機器。
7. 【請求項７】 前記複数の移動機構は、それらの最大移
   動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする等比数列に
   従うことを特徴とする請求項１または２記載の部材載装
   機器。
8. 【請求項８】 前記複数の移動機構は、それぞれ、前記
   固定部材に対する前記移動部材の移動が移動変位なし時
   と移動変位あり時のふたつの状態を取ることを特徴とす
   る請求項７記載の部材載装機器。
9. 【請求項９】 前記複数の移動機構は、 それぞれ空圧シリンダ機構であり、前記空圧シリンダ機
   構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストン
   と前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピ
   ストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材と
   して機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記
   移動部材として機能し、かつ、 前記複数の移動機構の最大移動ストローク量の並びがほ
   ぼ２を公比とする等比数列に従い、かつ、 前記複数の移動機構それぞれが、前記固定部材に対する
   前記移動部材の移動として移動変位なし時と移動変位あ
   り時のふたつの状態を取り、 前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前
   記ピストンにより区画された一方の側に駆動圧を供給可
   能な空圧力源と、 前記シリンダ内の前記一方の側への前記駆動圧の供給と
   停止とを切換える切換え部と、 前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された他方の
   側へ前記駆動圧より小さな圧力をレギュレート供給する
   低空圧力源とをさらに具備することを特徴とする請求項
   １または２記載の部材載装機器。
10. 【請求項１０】 前記撮像装置によって得られた撮像デ
    ータを画像処理する画像処理部をさらに具備し、 前記調整装置は、前記画像処理された結果を用いて前記
    撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の部材載装装置。