JP2004208331A

JP2004208331A - 光通信装置

Info

Publication number: JP2004208331A
Application number: JP2004056360A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kano; 良則狩野; Takahiro Nagata; 隆裕永田; Ikuo Takemura; 郁夫竹村
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】固定体側の回路と回転体側の回路との間で、適切な双方向の光通信を可能とする光通信装置を提供すること。
【解決手段】固定体９０と回転体８３との間に介設され、回転体の軸線上に設けた回転側受光素子１１６と軸線から外れた位置であって固定体に設けられ光軸が回転側受光素子に向かう固定側発光素子１１１とを有した一方の光カプラ８７ａは、回転体の軸線上であって固定体に設けられ、固定側発光素子１１１の光軸を回転側受光素子１１６に向かわせる固定側ハーフミラー１１３を有し、軸線上であって固定体に設けた固定側受光素子１１２と回転体の軸線から外れた位置に設けられ光軸が固定側受光素子に向かう回転側発光素子１１５とを有した他方の光カプラ８７ｂは、回転体の軸線上であって回転体に設けられ、回転側発光素子１１５の光軸を固定側受光素子１１２に向かわせる回転側ハーフミラー１１７を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば電子部品装着装置（高速マウンタ）において、回転側である回転テーブル側の回路と、固定側であるホストコンピュータ側の回路との間で、制御信号を双方向通信するための光通信装置に関する。

この種の光通信装置は、例えば特開平８−８３９９８号公報（特許文献１）に記載の高速マウンタに搭載したものが知られている。この高速マウンタでは、回転側である回転テーブル側のモータドライバと、固定側であるホストコンピュータ側の回路とを、一対の受発光素子で構成した光カプラにより接続し、この光カプラを介して、ホストコンピュータとモータドライバとの間で制御信号の入出力（光通信）を行っている。

この場合、光カプラは、回転テーブルの回転軸の軸線上において対面させた、
回転軸の端面に固定された一方の受発光素子と機台の端面に固定された他方の受
発光素子とで構成されている。
特開平８−８３９９８号公報

しかしながら、このように従来の光通信装置では、受光素子と発光素子とを兼ねる一対の受発光素子を用いるようにしているため、受光素子（受光部位）が隣接する発光素子（発光部位）と対向する発光素子（発光部位）の光を完全に分離して受光することが困難となる。このため、これを是正すべく変調回路および復調回路が必要となり装置が高価になる問題があった。

そこで本発明は、固定体側の回路と回転体側の回路との間で、光の分離を確実にして適切な双方向の光通信を可能とする光通信装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、固定体と回転体との間に介設され、前記回転体の軸線上に設けた回転側受光素子と前記軸線から外れた位置であって前記固定体に設けられ光軸が前記回転側受光素子に向かう固定側発光素子とを有した一方の光カプラと、前記軸線上であって前記固定体に設けた固定側受光素子と前記回転体の前記軸線から外れた位置に設けられ光軸が前記固定側受光素子に向かう回転側発光素子とを有した他方の光カプラとを備え、前記一方の光カプラと前記他方の光カプラにより固定体側の回路と回転体側の回路との間で双方向通信を行うための光通信装置において、一方の光カプラは、前記回転体の軸線上であって前記固定体に設けられ、前記固定側発光素子の光軸を前記回転側受光素子に向かわせる固定側ハーフミラーを有し、他方の光カプラは、前記回転体の軸線上であって前記回転体に設けられ、前記回転側発光素子の光軸を前記固定側受光素子に向かわせる回転側ハーフミラーを有することを特徴とする。

この構成によれば、一方の光カプラにおいて、その固定側発光素子から投光された光信号は、固定側ハーフミラーで反射して回転側受光素子に受光され、また他方の光カプラにおいて、回転側発光素子から投光された光信号は、回転側ハーフミラーで反射して固定側受光素子に受光される。

この場合、固定側発光素子の光軸は、固定側ハーフミラーで屈曲して、回転体の軸線上に設けた回転側受光素子に向いており、回転体の回転に従って回転側受光素子が回転しても、固定側発光素子からの光信号は回転側受光素子から逸れることがなく、これに確実に受光される。同様に、回転側発光素子の光軸は、回転側ハーフミラーで屈曲して、回転体の軸線上であって固定体に設けた固定側受光素子に向いており、回転体の回転に従って回転側発光素子が回転しても、回転側発光素子からの光信号は固定側受光素子から逸れることがなく、これに確実に受光される。

また、回転側ハーフミラーにより、回転側発光素子を回転体の軸線上から外れた位置に設けることができるため、回転側発光素子と回転体の軸線上に設けた回転側受光素子とは、位置的に相互に干渉することがない。同様に、固定側ハーフミラーにより、固定側発光素子を回転体の軸線から外れた位置に設けることができるため、固定側発光素子と固定体の軸線上に設けた固定側受光素子とは、位置的に相互に干渉することがない。

本発明の光通信装置によれば、回転体の回転に従って回転側発光素子および回転側受光素子が回転しても、各発光素子からの光信号が対向する受光素子から逸れることがなく、これに確実に受光することができる。したがって、固定体側の回路と回転体側の回路との間において、適切かつ確実な双方向の光通信が可能になる。

以下、添付図面を参照して、光通信装置を搭載した電子部品装着装置（高速マウンタ）について説明する。図１は電子部品装着装置の側面図であり、図２はその平面図である。両図に示すように、この電子部品装着装置１は、装置本体２を挟んで相互に平行に、電子部品Ａを供給する供給系３と、電子部品Ａを基板Ｂに装着する装着系４とを配して構成されている。

装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニット１１と、これに連結された回転テーブル１２と、回転テーブル１２の外周部に搭載した複数個（１２個）の装着ヘッド１３とが設けられており、回転テーブル１２は、インデックスユニット１１により、装着ヘッド１３の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。回転テーブル１２が間欠回転すると、各装着ヘッド１３に搭載した吸着ノズル１４が供給系３および装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品Ａを吸着した後、装着系４に回転搬送し、装着系４に導入した基板Ｂにこれを装着する。

供給系３は、基板Ｂに装着する電子部品Ａの種類に応じた数のテープカセット２１を有し、テープカセット２１は、一対のガイドレール２２，２２にスライド自在に案内された供給台２３に、横並びに着脱自在に取り付けられている。供給台２３には、そのスライド方向にボールねじ２４が螺合しており、供給台２３は、ボールねじ２４の一方の端に連結した送りモータ２５の正逆回転により進退され、装着ヘッド１３の吸着位置に所望のテープカセット２１を選択的に臨ませる。各テープカセット２１には、所定のピッチで電子部品Ａが装填されたキャリアテープＣが、テープリール２６に巻回された状態で搭載されており、電子部品Ａは、テープリール２６から繰り出されたキャリアテープＣから随時、吸着ノズル１４により吸着されてゆく。

装着系４は、載置した基板ＢをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル３１と、ＸＹテーブル３１の前後に配設した搬入搬送路３２および搬出搬送路３３と、搬入搬送路３２上の基板ＢをＸＹテーブル３１に、同時にＸＹテーブル３１上の基板Ｂを搬出搬送路３３に移送する基板移送装置３４とで、構成されている。搬入搬送路３２の下流端まで送られてきた基板Ｂは、基板移送装置３４により、ＸＹテーブル３１上に移送され、同時に電子部品Ａの装着が完了したＸＹテーブル３１上の基板Ｂは、この基板移送装置３４により、搬出搬送路３３に移送される。ＸＹテーブル３１上に導入された基板Ｂは、ＸＹテーブル３１により適宜移動され、各装着ヘッド１３により次々と送られてくる電子部品Ａに対応して、その部品装着部位を装着位置に臨ませ、各吸着ノズル１４から電子部品Ａの装着を受ける。

装置本体２は、支持台１５上に駆動系の主体を為すインデックスユニット１１を有しており、インデックスユニット１１は、回転テーブル１２を間欠回転させると共に、回転テーブル１２の間欠周期に同期（連動）させ、装置本体２の各種の装置を作動させる。

回転テーブル１２は、インデックスユニット１１から垂下した鉛直軸１６に固定され、平面視時計廻りに間欠回転する。回転テーブル１２の外周部には、ブラケット１７を介して、周方向に等間隔に１２個の装着ヘッド１３が、上下動自在に取り付けられている。この場合、回転テーブル１２の間欠回転は、装着ヘッド１３の数に合わせて一回転に対して１２間欠周期となっており、この間欠回転により公転する各装着ヘッド１３は、１２箇所の停止位置（作業ステーション）にそれぞれ停止する。そして、１２箇所の停止位置には、電子部品Ａを吸着する吸着位置および装着する装着位置の他、吸着した電子部品Ａの撮像および位置補正を行う位置や、装着ヘッド１３におけるノズル切替（交換）を行う位置等が含まれている。

一方、各装着ヘッド１３は、周方向に等間隔に配設した複数本（５本程度）の吸着ノズル１４をそれぞれ出没自在に有しており、また装着ヘッド１３には、複数本の吸着ノズル１４を軸線廻りに公転させるステッピングモータが、組み込まれている。さらに、吸着位置や装着位置などには、これに臨んだ装着ヘッド１３に係合して装着ヘッド１３を昇降させる昇降機構が組み込まれている。そして、詳細は後述するが、これらステッピングモータをはじめとする各種のモータ４１は、インデックスユニット１１の上側に配設したモータドライバ４２により駆動され、且つ電源回路（図示省略）からのこれら駆動源への電力の供給、および後述するホストコンピュータ４３からの制御信号の入出力は、インデックスユニット１１の上側に配設したスリップリングユニット４４を介して行われる。すなわち、電源回路およびホストコンピュータ４３により固定側の回路が構成され、モータドライバ４２により可動側の回路が構成されている。

図３に示すように、スリップリングユニット４４は、下部のスリップリング部５１と、上部の検出・通信部５２と、これらを覆うケーシング５３とで構成されている。ケーシング５３は、蓋体を有する上ケーシング５３ａと、筒状の下ケーシング５３ｂとで構成され、上ケーシング５３ａには検出・通信部５２が収容され、下ケーシング５３ｂにはスリップリング部５１が収容されている。

スリップリング部５１は、下端を回転テーブル１２と同軸上に位置し且つその主軸５４に連結した回転導体６１と、回転導体６１に摺接する複数本のブラシ体６２とを有している。回転導体６１の上端部は、検出・通信部５２まで延びており、その上下の２箇所でベアリング６３，６３を介して上下の支持部材６４，６４に回転自在に軸支されている。回転導体６１の外周面には、上記の各ブラシ体６２が摺接する複数の電極６５が形成されており、各電極６５には、回転導体６１の内部を通って上記各種のモータ４１に接続される二次側電源ケーブル６６が接続されている。

上下の支持部材６４，６４間には下ケーシング５３ｂが取り付けられ、回転導体６１および複数本のブラシ体６２を内包している。各ブラシ体６２は、基部を下ケーシング５３ｂの内周面に固定され、先端部で回転導体６１の外周面（電極６５）に摺接している。また、各ブラシ体６２の基部には、下ケーシング５３ｂを貫通して、一次側電源ケーブル６７が接続されている。図外の電源回路から供給される各種のモータ４１用の駆動電力は、一次側電源ケーブル６７、ブラシ体６２、回転導体６１および二次側電源ケーブル６６を経て、各種のモータ４１に供給される。

次に、検出・通信部５２を説明する前に、これに関連する制御系について説明する。

図４はスリップリングユニット４４に関する制御系のブロック図であり、同図に示すように、この制御系は、電子部品装着装置１の全体を統括制御するホストコンピュータ４３と、スリップリングユニット４４の検出・通信部５２と、前述したステッピングモータをはじめとする各種モータ（モータ（１）、モータ（２）、……）４１と、各モータ４１を駆動するモータドライバ４２とから構成される。ホストコンピュータ４３は、ＣＰＵ７１と、各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ７２と、各種データ処理のための作業領域となるＲＡＭ７３と、入出力制御回路（ＩＯＣ）７４とを備え、内部バス７５により接続されている。ＩＯＣ７４には、ＣＰＵ７１の機能を補うとともに電子部品装着装置１の各部とのインタフェース信号を取り扱うための回路が組み込まれている。このため、ここでは、特に検出・通信部５２と接続され、ＣＰＵ７１と連動して、検出・通信部５２と間の入出力を制御している。ＣＰＵ７１は、上記の構成により、ＲＯＭ７２内の制御プログラムに従って、ＲＡＭ７３内の各種データを処理し、ＩＯＣ７４を介して電子部品装着装置１の各部を制御している。

図３および図４の両図に示すように、検出・通信部５２は、ホストコンピュータ４３との間で制御信号を入出力する光通信部（光通信装置）８１と、回転テーブル１２の回転位置などを検出する回転検出部８２とを有している。回転検出部８２は、回転導体６１の上端面に固着したスリット円板８３と、このスリット円板８３の周縁部に臨む複数個のフォトインタラプタ８４とで構成されており、各フォトインタラプタ８４は、検出ライン８５を介してそれぞれホストコンピュータ４３に接続されている。この場合、例えばスリット円板８３に多数のスリットを等間隔に形成し、このスリットをフォトインタラプタ（１つでも可）８４で光検出することで、回転テーブル１２の回転角度を検出することが可能になる（ロータリエンコーダ）。また、複数のスリットまたは複数のフォトインタラプタ８４を不等間隔に配置することで、例えば吸着位置にいずれの装着ヘッド１３が停止しているかを、検出することも可能である。

一方、光通信装置である光通信部８１は、一対の光カプラ８７ａ，８７ｂから成る双方向カプラ８７と光電変換回路７６とを備えている。一対の光カプラ８７ａ，８７ｂは、相互に反転した状態で、スリット円板８３と上ケーシング５３ａの内側に垂設した回路基板（光電変換回路７６）９０との間に介設されている。また、スリット円板８３は回路基板を兼ねている。ホストコンピュータ４３に接続された２本の一次側制御ライン９１は、回路基板９０を介して双方向カプラ８７にそれぞれ接続され、各モータドライバ４２に接続された２本の二次側制御ライン９２は、スリット円板８３を介して双方向カプラ８７にそれぞれ接続されている。

これにより、ホストコンピュータ４３からの制御信号は、一方の光カプラ８７ａにより光通信の形態をとってモータドライバ４２に入力する。各モータドライバ４２にはワンチップのマイクロコンピュータ（Ｍ／Ｃ）７７が組み込まれており、このＭ／Ｃ７７からの制御処理開始信号などは、他方の光カプラ８７ｂを介してホストコンピュータ４２に出力される。

ここで、図５を参照して、双方向カプラ８７の構成について説明する。同図に示すように、上側の回路基板（固定体）９０の下面には、固定側発光素子１０１と固定側受光素子１０２とが、透光性の樹脂１０３でモールドされるようにして取り付けられている。同様に、スリット円板（回転体）８３の上面には、回転側発光素子１０４と回転側受光素子１０５とが、透光性の樹脂１０３でモールドされるようにして取り付けられている。双方向カプラ８７のうち、ホストコンピュータ４３からみて出力側となる出力光カプラ８７ａは、上記の固定側発光素子１０１と回転側受光素子１０５とで構成され、入力側となる入力光カプラ８７ｂは、上記の回転側発光素子１０４と固定側受光素子１０２とで構成されている。

この場合、固定側および回転側の両受光素子１０２，１０５は、相互に対面した状態で、スリット円板８３の軸線Ｓ上に配設されている。また、固定側発光素子１０１は、この軸線Ｓおよび固定側受光素子１０２から外れた位置に傾けて配設されており、その光軸Ｌは、回転側受光素子１０５の中心に向いている。このため、固定側発光素子１０１から投光された光信号は、軸線Ｓに対し所定の角度を為して回転側受光素子１０５に達し、回転側受光素子１０５に受光される。同様に、回転側発光素子１０４は、この軸線Ｓおよび回転側受光素子１０５から外れた位置に傾けて配設されており、その光軸Ｌは、固定側受光素子１０５の中心に向いている。この場合も、回転側発光素子１０４から投光された光信号は、軸線Ｓに対し所定の角度を為して固定側受光素子１０２に達し、固定側受光素子１０２に受光される。

このような構成では、固定側発光素子１０１の光軸Ｌが回転側受光素子１０５の中心に向いているため、スリット円板８３と共に回転側受光素子１０５が回転しても、固定側発光素子１０１からの光信号は回転側受光素子１０５から逸れることがない。同様に、回転側発光素子１０４の光軸Ｌが固定側受光素子１０２の中心に向いており、スリット円板８３と共に回転側発光素子１０４が回転しても、回転側発光素子１０４からの光信号は固定側受光素子１０２から逸れることがない。したがって、スリット円板８３が停止している場合および回転している場合のいずれにあっても、双方向の光通信が可能になる。

また、上記の軸線Ｓに対し光軸Ｌを傾けることで、固定側発光素子１０１と固定側受光素子１０２とが干渉することがなく、且つ回転側発光素子１０４と回転側受光素子１０５とが干渉することがない。さらに、双方向カプラ８７を上ケーシング５３ａに収容しているため、各受発光素子１０１，１０２，１０４，１０５へのゴミの付着などによる物理的な通信不良も防止することができる。なお、固定側および可動側の発光素子１０１，１０４としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオードを用いることが好ましく、固定側および可動側の受光素子１０２，１０５としては、フォトトランジスタやフォトダイオードを用いることが好ましい。

次に、図６を参照して、本発明の実施形態に係る双方向カプラ８７の構成について説明する。同図に示すように、上側の回路基板（固定体）９０の下面には、固定側発光素子１１１と固定側受光素子１１２とが、透光性の樹脂１１４でモールドされるようにして取り付けられている。また、樹脂１１４の斜面部分には、金属皮膜の蒸着などにより固定側ハーフミラー１１３が構成されている。同様に、スリット円板（回転体）８３の上面には、回転側発光素子１１５と回転側受光素子１１６とが、透光性の樹脂１１４でモールドされるようにして取り付けられ、且つ樹脂１１４の斜面部分には、回転側ハーフミラー１１７が構成されている。この場合、出力光カプラ８７ａは、固定側発光素子１１１と回転側受光素子１１６と固定側ハーフミラー１１３とで構成され、入力光カプラ８７ｂは、回転側発光素子１１５と固定側受光素子１１２と回転側ハーフミラー１１７とで構成されている。なお、図６では、ハーフミラー１１３，１１７を樹脂に埋め込むようにしているが、必ずしも埋め込む必要はなく、露出させて設けるてもよい。

固定側および回転側の両受光素子１１２，１１６は、相互に対面した状態で、スリット円板８３の軸線Ｓ上に配設されている。また、固定側発光素子１１１は、固定側受光素子１１２から外れた位置に横向きに配設されており、その光軸Ｌは、固定側ハーフミラー１１３で屈曲して回転側受光素子１１６に向いている。このため、固定側発光素子１１１から投光された光信号は、固定側ハーフミラー１１３で反射して回転側受光素子１１６に達し、回転側受光素子１１６に受光される。同様に、回転側発光素子１１５は、回転側受光素子１１６から外れた位置に横向に配設されており、その光軸Ｌは、回転側ハーフミラー１１７で屈曲して固定側受光素子１１２の中心に向いている。この場合も、回転側発光素子１１５から投光された光信号は、回転側ハーフミラー１１７で反射して固定側受光素子１１２に達し、固定側受光素子１１２に受光される。

このような構成では、固定側ハーフミラー１１３を介して固定側発光素子１１１の光軸Ｌが回転側受光素子１１６に向いているため、スリット円板８３と共に回転側受光素子１１６が回転しても、固定側発光素子１１１からの光信号は回転側受光素子１１６から逸れることがない。同様に、回転側ハーフミラー１１７を介して回転側発光素子１１５の光軸Ｌが固定側受光素子１１２に向いており、スリット円板８３と共に回転側発光素子１１５が回転しても、回転側発光素子１１５からの光信号は固定側受光素子１１２から逸れることがない。したがって、スリット円板８３が停止している場合および回転している場合のいずれにあっても、双方向の光通信が可能になる。また、両ハーフミラー１１３，１１７を用いることで、固定側発光素子１１１と固定側受光素子１１２とが干渉することがなく、且つ回転側発光素子１１５と回転側受光素子１１６とが干渉することがない。

なお、本実施形態では、光通信装置（光通信部）を高速マウンタの制御系に適用した場合について説明したが、本発明の光通信装置は、このようなマウンタに限らず、各種の装置の固定体側と回転体側との間の双方向の光通信に適用できることは、いうまでもない。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

一実施形態に係る光通信装置を搭載した電子部品装着装置の側面図である。実施形態に係る電子部品装着装置の平面図である。実施形態のスリップリングユニットの縦断面図である。実施形態に係る電子部品装着装置の一部の制御系を示すブロック図である。光通信部（光通信装置）の構成図である。本発明の実施形態に係る光通信部（光通信装置）の構成図である。

符号の説明

１電子部品装着装置
２装着本体
１２回転テーブル
４２モータドライバ
４３ホストコンピュータ
７１ＣＰＵ
７６光電変換回路
７７マイクロコンピュータ
８１光通信部
８３スリット円板
８７双方向カプラ
８７ａ出力光カプラ
８７ｂ力光カプラ
９０回路基板
１１１固定側発光素子
１１２固定側受光素子
１１５回転側発光素子
１１６回転側受光素子
１１３固定側ハーフミラー
１１７回転側ハーフミラー
Ｌ光軸

Claims

固定体と回転体との間に介設され、前記回転体の軸線上に設けた回転側受光素子と前記軸線から外れた位置であって前記固定体に設けられ光軸が前記回転側受光素子に向かう固定側発光素子とを有した一方の光カプラと、前記軸線上であって前記固定体に設けた固定側受光素子と前記回転体の前記軸線から外れた位置に設けられ光軸が前記固定側受光素子に向かう回転側発光素子とを有した他方の光カプラとを備え、前記一方の光カプラと前記他方の光カプラにより前記固定体側の回路と前記回転体側の回路との間で双方向通信を行うための光通信装置において、
前記一方の光カプラは、前記回転体の軸線上であって前記固定体に設けられ、前記固定側発光素子の光軸を前記回転側受光素子に向かわせる固定側ハーフミラーを有し、前記他方の光カプラは、前記回転体の軸線上であって前記回転体に設けられ、前記回転側発光素子の光軸を前記固定側受光素子に向かわせる回転側ハーフミラーを有することを特徴とする光通信装置。