JP2005159176A

JP2005159176A - 電子部品実装機

Info

Publication number: JP2005159176A
Application number: JP2003398202A
Authority: JP
Inventors: Tosuke Kawada; 東輔河田; Yasutaka Hayashi; 泰孝林
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出し、Ｘ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出することができる電子部品実装機を提供する。
【解決手段】電子部品実装機は、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズル６１と、この吸着ノズル６１に吸着されている電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置７０と、この撮像装置７０が吸着ノズル６１に吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、吸着ノズル６１の下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対のプリズム８３，８４からなるプリズムボックス８０とを備えている。プリズム８３は照明装置から採光窓８５を介して入射した照明光をプリズム８４に向けて反射して吸着ノズル６１の下端に照射し、プリズム８４は投影された吸着ノズル６１の下端の像を出射手段８６を介して撮像装置７０に向けて反射する。
【選択図】図５

Description

本発明は、吸着ノズルによって電子部品を吸着して基板上に実装する電子部品実装機に関する。

従来から、電子部品実装機として、電子部品供給装置によって供給された電子部品を吸着ノズルによって吸着して所定の位置に位置決め固定された基板上に実装するものはよく知られている。このような電子部品実装機においては、吸着ノズル、この吸着ノズルを組み付けた装着ヘッドなど電子部品実装機を構成する構成部品の寸法誤差、および吸着ノズルの装着ヘッドへの組み付け誤差があるため、吸着ノズルの下端の高さがばらついていた。

したがって、吸着ノズルが電子部品を吸着する際に下降された吸着ノズルの下端位置は、吸着ノズルが電子部品を吸着する所定の吸着高さより高くなったり低くなったりしていた。高い場合には、吸着ノズルは電子部品の上面に到達していないので、電子部品をピックアップすることができず、また低い場合には、吸着ノズルは電子部品の上面に当接しさらに下降して押圧するので、電子部品を破壊、損傷し、また電子部品を弾き飛ばして吸着できないという問題があった。

また、吸着ノズルが電子部品を実装する際に下降された吸着ノズルの下端位置は、吸着ノズルが電子部品を吸着する所定の実装高さより高くなったり低くなったりしていた。高い場合には、吸着ノズルに吸着された電子部品は基板の上面に到達していないため同電子部品を基板の上方から放すので、電子部品を基板上面の実装位置に確実に実装することができず、また低い場合には、吸着ノズルに吸着された電子部品は基板の上面に当接しさらに吸着ノズルが下降して電子部品を押圧するので、電子部品を破壊、損傷し、また電子部品を弾き飛ばして実装できないという問題があった。

そこで、上述した各問題を解決するために、装着ヘッドに組み付けられた吸着ノズルの下端の高さを検出し、その検出結果に基づいて吸着ノズルの下降ストロークを修正して適正なストロークで電子部品を吸着したり実装したりすることができる各電子部品実装機が提案されている。

この提案された電子部品実装機の一形式として、吸着ノズルが電子部品に着地した際の吸着ノズルの下端部の高さを検出する高さ検出手段が設けられたものがある（特許文献１）。具体的には、特許文献１の図１および図２に示されているように、吸着ノズル３の下端部が電子部品Ｐの上面に着地すると、ガイド体２１は、コイルばね２２を圧縮しながら下降するので、着地子３２はガイド体２１から離れ電流計３３に電流が流れなくなり、吸着ノズル３が電子部品Ｐの上面に着地したことが検出される。そこで、エンコーダ３１により、その時のモータ３０の回転数を検出することにより、吸着ノズル３が電子部品Ｐの上面に着地した際の吸着ノズル３の下降ストローク、すなわち吸着ノズル３の下降部の高さが検出される。

また他の一形式として、特許文献２の図５および図６に示されているように、装着ヘッド７の移動路に配設された装着ヘッド７のノズル下端部の高さの検出部８０を備えたものがある（特許文献２）。具体的には、パルスモータ８２を駆動してカム８３を回転させると、カムフォロア８４を介してカム８２の周面に追随する支持板９０は上方から下方へ下降し（図６実線及び鎖線参照）、ノズル８の下端部を検出する。そして検出器９１，９２がノズル下端部を検出するまでパルスモータ８２を駆動するのに要したパルスの数が、ノズル下端部の高さを表わす検出信号としてコンピュータ５９に入力される。

しかし、上述した特許文献１に記載の電子部品実装機においては、高さ検出手段としての着地子３２および電流計３３を余分に設けているため、その分装置のコストが上昇するという問題があった。また特許文献２に記載の電子部品実装機においても、吸着ノズル下端部の高さの検出部８０を認識装置１３（吸着ノズル８の下端部に吸着された電子部品Ｃのノズル８の軸心線に対するＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを検出するもの）とは別に設けているため、その分装置のコストが上昇するという問題があった。

そこで、コスト上昇を抑制して吸着ノズルの下端の高さを検出する電子部品実装機が提案されている（特許文献３）。具体的には、特許文献３の図３に示されているように、ヘッドユニット５の下端部には、光学的検知手段を構成するレーザーユニット３１が取付けられている。このレーザーユニット３１は、吸着ノズル２１を昇降させて吸着ノズル先端がレーザーユニット３１に対応する位置となったときのノズル高さである基準ノズル高さを検出するだけでなく、ノズル径を検出するための手段とチップ部品２０の投影幅を検出する手段とを兼ねるものであり、吸着ノズル２１を挾んで相対向するレーザー発生部（平行光線の照射部）３１ａとディテクタ（受光部）３１ｂとを有し、ディテクタ３１ｂはＣＣＤからなっている。

しかし、前述した特許文献３に記載の電子部品実装機においては、吸着ノズルの下端の水平方向の投影に基づいて吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができるが、電子部品の種類によってはＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出することができない場合があった。

そこで、Ｘ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出するために、Ｘ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを検出する際には吸着ノズルに吸着された電子部品を下方から撮像する撮像装置が備えられた電子部品実装機が考案されている。
特開平４−１４６６９８号公報（第２、３頁、図１、図２）特開平８−２８８６９６号公報（第３頁、図５、図６）特開平６−１０４５９６号公報（第５−９頁、図３、図６−８、図１５，１６）

前述した電子部品実装機においては、Ｘ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出することができるが、吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができないというおそれがあった。

そこで、本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出し、Ｘ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出することができる電子部品実装機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、この吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置と、この撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、この照明装置からの照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する吸着ノズル下端撮像用光学系を備えたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、吸着ノズル下端撮像用光学系は、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、この基板搬送装置上に基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持されて吸着ノズルを有する装着ヘッドと、この装着ヘッドに吸着ノズルに隣設されて吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を下向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、装着ヘッドの下方に配置されて撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、装着ヘッドと撮像装置の下方に配置されて入射した吸着ノズルに吸着されている電子部品の像を撮像装置の撮像口に向けて反射する電子部品撮像用光学系と、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系を電子部品撮像用光学系に並設し、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射し、吸着ノズル下端撮像用光学系に一方の反射体の前段に配置されて照明装置からの照明光を取り入れて一方の反射体に導く採光手段を設け、吸着ノズル下端撮像用光学系に他方の反射体の後段に配置されて同他方の反射体から反射された吸着ノズルの下端の像を撮像装置の撮像口に放射する出射手段を設けたことである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、この基板搬送装置上に基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持されて吸着ノズルを有する装着ヘッドと、装着ヘッドの下方に配置されて吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を上向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、装着ヘッドの下方に配置されて撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系とを備え、この吸着ノズル下端撮像用光学系を吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射することである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、吸着ノズル下端撮像用光学系が照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、吸着ノズル下端撮像用光学系は、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射するので、簡単な構成にて照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、吸着ノズル下端撮像用光学系の採光手段は照明装置からの照明光を取り入れて一方の反射体に導き、この一方の反射体は照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、吸着ノズル下端撮像用光学系の他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を出射手段に反射し、出射手段は吸着ノズルの下端の像を撮像装置の撮像口に放射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、吸着ノズルの下端の高さを検出する際には、吸着ノズル下端撮像用光学系を吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、その後、吸着ノズル下端撮像用光学系が照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。

ａ）第１の実施の形態

以下、本発明による電子部品実装機の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は電子部品実装機１０の概略を示す上面図である。電子部品実装機１０の基台１１上には、基板ＳをＸ方向に搬送する基板搬送装置２０が設けられている。

基板搬送装置２０は、基板ＳをＸ軸方向（図１において左右方向）に搬送するものであり、基台１０上に組み付けられた第１および第２コンベヤベルト２１，２２を備えている。第１および第２コンベヤベルト２１，２２は搬送方向（Ｘ軸方向）に延在しかつ互いに平行に対向して配置されており、基板Ｓを搬送方向に搬送する。また、基板搬送装置２０には、第１および第２コンベヤベルト２１，２２に互いに平行に設けられた一対のガイドレール（図示省略）が並設されている。これらガイドレールは基板Ｓを搬送方向に案内する。また、基板搬送装置２０には実装位置（図１に示す基板Ｓの位置）まで搬送された基板Ｓを押し上げてクランプするクランプ装置２３が備えられている。これにより、基板Ｓは基板搬送装置２０上に搬入され実装位置まで搬送され、その位置に位置決め固定され、電子部品Ｐの実装終了後に搬出される。

基台１１上には、基板搬送装置２０を挟んでＸ軸方向と直交するＹ軸方向の両側に部品供給装置３０が設けられている。部品供給装置３０は着脱可能な多数のカセット式フィーダ（部品供給カセット）３１を並設してなるものであり、基板Ｓに実装される電子部品Ｐを供給するものである。カセット式フィーダ３１は、本体３１ａと、本体３１ａの後部に設けた供給リール３１ｂと、本体３１ａの先端に設けた部品取出部３１ｃを備えている。供給リール３１ｂには電子部品Ｐが所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持され、このテープがスプロケットにより所定ピッチで引き出され、電子部品Ｐが封入状態を解除されて部品取出部３１ｃに順次送り込まれるようになっている。なお部品供給装置３０は、カセット式のものだけでなくトレイ上に電子部品Ｐが並べられているトレイ式のものもある。

基台１１上にはＸ軸方向に延びる一対のガイドレール（図２参照。図２において一方のガイドレール１２を示す。）が基板搬送装置２０を挟んで対向されて平行に設けられ、Ｘ軸スライド４０が両ガイドレール１２に摺動可能に係合されたガイドブロック１３上に取り付けられている。Ｘ軸スライド４０は、部品供給装置３０によって供給される電子部品Ｐを吸着して基板Ｓ上に実装する吸着ノズル６１（後述する）が設けられたＹ軸スライド５０がＹ軸方向に摺動可能に組み付けられたものである。このＸ軸スライド４０は、その下部に固定された一対のナット（図示省略）が基台１１上に軸回りに回転自在にそれぞれ軸架されて前述したガイドレール１２の直上に配置された一対のボールねじ１４，１４にねじ係合されたものであり、両ボールねじ１４の一端に出力軸が連結された各Ｘ軸駆動用モータ１５が同期駆動されると、ボールねじ１４の回転によってＸ軸スライド４０がガイドレール１２上をＸ軸方向に沿って往復動する。Ｘ軸スライド４０の移動範囲は、吸着ノズル６１が全ての部品供給装置３０から電子部品Ｐをピックアップできるように少なくとも部品供給装置３０の幅より長くなるようになっている。

Ｘ軸スライド４０の右側面には、主として図２に示すように、Ｙ軸方向に延びる一対のガイドレール４１，４１が平行に設けられ、Ｙ軸スライド５０が両ガイドレール４１，４１に摺動可能に係合されたガイドブロック４２の右側面に取り付けられている。このＹ軸スライド５０は、その左側面に固定されたナット５１がＸ軸スライド４０の右側面に軸回りに回転自在にそれぞれ軸架されたボールねじ４３にねじ係合されたものであり、ボールねじ４３の一端にギヤ４４，４５を介して出力軸が連結されたＹ軸駆動用モータ４６が駆動されると、ボールねじ４３の回転によってＹ軸スライド５０がガイドレール４１上をＹ軸方向に沿って往復動する。Ｙ軸スライド５０の移動範囲は、吸着ノズル６１が両側の部品供給装置３０から電子部品Ｐをピックアップできるように少なくとも部品供給装置３０の両部品取出部３１ｃ，３１ｃ間距離より長くなるようになっている。

Ｙ軸スライド５０には、吸着ノズル６１が組み付けられた装着ヘッド６０、吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を下方から撮像する撮像装置７０、および基板Ｓに設けられた基準マークを撮像するＣＣＤカメラ７９が設けられている。

装着ヘッド６０は、円柱状に形成された回転体６２を備えている。回転体６２は、Ｙ軸スライド５０の回転体支承部５２に水平に回転自在に支承されている。回転体６２の上端面にはギヤ６２ａが設けられ、このギヤ６２ａに噛合するギヤ（図示省略）を出力軸に固定した回転体回転モータ（図示省略）が駆動されると、回転体６２が軸線回りに間欠的に回転する。なお回転体回転モータはＹ軸スライド５０に取り付けられている。また、回転体６２には上端部および下端部がそれぞれ上端面および下端面から突出する複数（本実施の形態においては８本）の吸着ノズル６１が回転体６２の軸線方向に沿って（すなわち上下方向に）摺動可能に組み付けられている。これら吸着ノズル６１は回転体６２の軸線に平行、かつ、同軸線と同心の一円周上に沿って等角度間隔に配置されている。

装着ヘッド６０は、所望の吸着ノズル６１を昇降させる吸着ノズル昇降機構６３を備えている。吸着ノズル昇降機構６３は、Ｙ軸スライド５０のスリーブ支承部５３に回転体６２と同軸に回転自在に支承されたスリーブ６４を備えている。スリーブ６４の下端にはギヤ６４ａが設けられ、このギヤ６４ａに噛合するギヤ（図示省略）を出力軸に固定したスリーブ回転モータ（図示省略）が駆動されると、スリーブ６４が軸線回りに間欠的に回転する。なおスリーブ回転モータはＹ軸スライド５０に取り付けられている。

スリーブ６４内には、このスリーブ６４と一体回転する回転軸６５が上下方向に摺動可能に組み付けられている。回転軸６５の上端部および下端部は、スリーブ６４の上端および下端からそれぞれ突出している。回転軸６５の上端部には、スリーブ支承部５３とその上に設けられたポート形成部５４との間に軸架されたボールねじ６６にねじ係合するナット６７ａに連結された係合アーム６７ｂの基端部が固定されている。ボールねじ６６の上端に固定されたプーリ６６ａには、回転軸昇降用モータ（図示省略）の出力軸に固定されたプーリ（図示省略）に張架されたベルト６６ｂが張架されており、回転軸昇降用モータが駆動すると、ボールねじ６６が回転されてナット６７ａが昇降しこれに伴って回転軸６５が昇降しひいては当接体６８ｂが昇降する。また、回転体６２の下端部には円盤６８ａが同軸に固定され、円盤６８ａの下面周縁部には当接体６８ｂが固定されている。当接体６８ｂは吸着ノズル６１とこの吸着ノズル６１に対応する一対のスプールバルブ６９ａを１セットとして下降させるものである。

当接体６８ｂが所望の吸着ノズル６１の上方に位置決めされて下降されると、吸着ノズル６１に当接し、吸着ノズル６１は上方に付勢するように内部に配設されたコイルスプリング（図示省略）のばね力に抗して下方に押圧され、吸着位置（または装着位置。図２で２点鎖線にて示す。）まで下降される。一方、当接体６８ｂが上昇されると、前述したコイルスプリングの付勢力により当接体６８ｂの上昇に伴って元の高さ（図２で実線にて示す。）まで上昇する。

なお、吸着ノズル６１は、負圧の供給により電子部品Ｐを吸着し、負圧の供給が絶たれるとともに、正圧が供給されて電子部品Ｐを解放する。そのため、吸着ノズル６１には、上端および下端がそれぞれポート形成部５４および回転体６２に接続されて回転体６２内に同軸に嵌入された通路形成部材６５ａ内に形成されてポート形成部５４の各ポート（図示省略）に連通する空気通路（図示省略）を通って負圧および正圧が供給され、スプールバルブ６９ａから構成される切換バルブ装置６９により吸着ノズル６１への負圧および正圧の各供給，遮断の切換えが行われる。

撮像装置７０は、図２および図３に示すように、ＣＣＤカメラ７１と反射装置７２とから構成されており、装着ヘッド６０に隣接してＹ軸スライド５０に取り付けられている。ＣＣＤカメラ７１は取込口７１ａ（入射口）を上方に向けて反射装置７２のケーシング７２ａの一側面（底面）に取り付けられている。この一側面にはＣＣＤカメラ７１の取込口７１ａに並設して撮像口としての開口７２ｂが形成されている。ケーシング７２ａ内には台形状に形成されたプリズム７２ｃが反射面であるその２つの傾斜面７２ｃ１，７２ｃ２をＣＣＤカメラ７１の取込口７１ａおよび開口７２ｂに対向させて配設されている。一方の傾斜面７２ｃ１は開口７２ｂから入射した光を他方の傾斜面７２ｃ２に向けて反射し、他方の傾斜面７２ｃ２は一方の傾斜面７２ｃ１から入射した光をＣＣＤカメラ７１の取込口７１ａに反射するようになっている。これにより、開口７２ｂから入射した光は２つの傾斜面７２ｃ１，７２ｃ２にてそれぞれ反射されてＣＣＤカメラ７１の取込口７１ａに入射する。

Ｘ軸スライド４０には、図２に示すように、装着ヘッド６０と撮像装置７０の下方に配置されて入射した吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの像を撮像装置７０の撮像口７２ｂに向けて反射する電子部品撮像用光学系としてのプリズム７３（本実施の形態においては２つ）が取付ブラケット７４を介して組み付けられている。このプリズム７３は、図１に示すように、Ｙ軸スライド５０すなわち装着ヘッド６０の通過経路の直下であってかつ基板搬送装置２０と部品供給装置３０の間に位置するように配置されている。プリズム７３は台形状に形成されており、２つの傾斜面７３ａ，７３ｂを有している。これらの傾斜面７３ａ，７３ｂは反射面として機能し、装着ヘッド６０がこのプリズム７３の真上に移動され位置決めされた時に、複数の吸着ノズル６１および撮像装置７０の撮像口７２ｂにそれぞれ対向するようになっている。

さらにＸ軸スライド４０には、プリズム７３上であって吸着ノズル６１が対向する反射面７３ａの上方に配置されて電子部品Ｐを下方から照明する照明装置７５が取付ブラケット７６を介して取り付けられている。この照明装置７５は装着ヘッド６０の下方に配置されて撮像装置７０が吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐを撮像する際に電子部品Ｐを照明するものである。この照明装置７５は環状の光源７５ａを有しており、この光源７５ａの中央には方形状の貫通窓７５ｂが形成されている（図４参照）。照明装置７５によって照明された吸着ノズル６１または吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの像は、照明装置７５の貫通窓７５ｂを通過してプリズム７３の一方の傾斜面７３ａに入射し、入射した像は一方の傾斜面７３ａにて他方の傾斜面７３ｂに向けて反射され、そして他方の傾斜面７３ｂにて撮像装置７０の撮像口７２ｂに向けて反射され、撮像装置７０によって撮像される。

さらにＸ軸スライド４０には、図２および図４に示すように、吸着ノズル６１の下端を撮像するための吸着ノズル下端撮像用光学系としてのプリズムボックス８０がプリズム７３に並設して取り付けられている。このプリズムボックス８０は、図５および図６に示すようにハウジング８１を備えている。ハウジング８１の上面には上方に開口して吸着ノズル６１の下端が入出可能な凹部８２が形成されている。ハウジング８１にはこの凹部８２を挟んで一対の反射体としてのプリズム８３，８４が反射面８３ａ，８４ａを対向させて配置され取り付けられている。一方のプリズム８３は照明装置７５から入射した照明光を他方のプリズム８４に向けて反射して凹部８２内に位置決め固定された吸着ノズル６１の下端に照射し、他方のプリズムは投影された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置７０に向けて反射するものである。

ハウジング８１の一側面には、図５および図６に示すように、採光手段としての採光窓８５が照明装置７５の側面に設けた照明窓７５ｃに面して設けられている。採光窓８５は一方のプリズム８３の前段にこのプリズム８３の反射面８３ａに対向して配置されて照明装置７５からの照明光を取り入れて一方のプリズム８３に導くものである。さらに、ハウジング８１には、他方のプリズム８４の後段に配置されて同他方のプリズム８４から反射された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置７０の撮像口７２ｂに放射する出射手段８６が設けられている。出射手段８６は、ハウジング８１内に取り付けられた２つのプリズム８６ａ，８６ｂと、ハウジング８１の上面に設けられた出射窓８６ｃとから構成されている。プリズム８６ａはその反射面８６ａ１を他方のプリズム８４の反射面８４ａに対向して配置され、プリズム８６ｂはその反射面８６ｂ１をプリズム８６ａの反射面８６ａ１および出射窓８６ｃにそれぞれ対向して配置されている。出射窓８６ｃは、吸着ノズル６１が凹部８２内に位置決めされたときに撮像装置７０の撮像口７２ｂの真下に位置するように配置されており、そのときプリズム８６ｂの反射面８６ｂ１、出射窓８６ｃおよび撮像口７２ｂが一直線上に並ぶようになっている。これにより、他方のプリズム８４から反射された吸着ノズル６１の下端の像は、２つのプリズム８６ａ，８６ｂにてそれぞれ反射されて出射窓８６ｃを通って放射され、撮像装置７０の撮像口７２ｂに入射される。

そして、撮像装置７０は図示しない制御装置に接続されており、撮像装置７０によって撮像された吸着ノズル６１の下端の像は制御装置に送られ、制御装置は撮像結果に基づいて吸着ノズル６１の下端の基準位置から高さを演算する。この高さの算出方法としては、吸着ノズル６１を基準線と合わせて撮像しその基準線との距離に基づいて算出したり、吸着ノズル６１を画像フレームと比較して算出したりする方法が挙げられる。

上述した説明から理解できるように、この第１の実施の形態においては、プリズムボックス８０の採光窓８５は照明装置７５からの照明光を取り入れて一方のプリズム８３に導き、この一方のプリズム８３は照明装置７５から入射した照明光を凹部８２内に位置決めされた吸着ノズル６１の下端に照射し、他方のプリズム８４は投影された吸着ノズル６１の下端の像を出射手段８６に反射し、出射手段８６は吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置７０の撮像口７２ｂに放射する。これにより、吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を撮像する撮像装置７０は吸着ノズル６１の下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズル６１の下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を撮像する撮像装置７０を利用して吸着ノズル６１の下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。

また、吸着ノズル下端撮像用光学系１８０（プリズムボックス）は、吸着ノズル６１の下端を挟んで反射面８３ａ，８４ａを対向させて配置された一対のプリズム８３，８４からなり、一方のプリズム８３は照明装置７５から入射した照明光を他方のプリズム８４に向けて反射して吸着ノズル６１の下端に照射し、他方のプリズム８４は投影された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置７０に向けて反射するので、簡単な構成にて照明装置７５から入射した照明光を吸着ノズル６１の下端に照射し、投影された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置７０に向けて出射することができる。

ｂ）第２の実施の形態

以下、本発明による電子部品実装機の第２の実施の形態について図７を参照して説明する。図７は電子部品実装機１０のＸ軸スライド４０およびＹ軸スライド５０を示す正面図である。第１の実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。

上述した第１の実施の形態においては、撮像装置７０を装着ヘッド６０に隣接させてＹ軸スライド５０に取り付けるようにしたが、撮像装置１７０をＹ軸スライド５０ではなくＸ軸スライド４０に取り付けるようにしてもよい。この場合、プリズム７３が取り付けられていた場所に撮像装置１７０を取り付ければよい。撮像装置１７０は装着ヘッド６０の下方に配置されて吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を上向きに開口した撮像口１７０ａから撮像するものである。撮像装置１７０はＣＣＤカメラから構成されており、ＣＣＤカメラ１７０は取込口１７０ａ（撮像口）を上方に向けて取付ブラケット１７１を介してＸ軸スライド４０に取り付けられている。なお、基板の基板マークを撮像するＣＣＤカメラ７９はＹ軸スライド５０のスリーブ支承部５３に取り付けられている。

撮像装置１７０の上方に取込口１７０ａを囲むように配置された環状の光源（図示省略）を有する照明装置１７５が取付ブラケット１７１を介してＸ軸スライド４０に取り付けられている。照明装置１７５は装着ヘッド６０の下方に配置されて撮像装置１７０が吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐを撮像する際に電子部品Ｐを照明するものである。これにより、照明装置１７５によって照明された吸着ノズル６１または吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの像は、照明装置１７５の光源の中央を通過して撮像装置１７０の撮像口１７０ａに入射し、撮像装置１７０によって撮像される。

さらに、Ｘ軸スライド４０には、吸着ノズルの下端を撮像するための吸着ノズル下端撮像用光学系としてのプリズムボックス１８０が、吸着ノズル６１と撮像装置１７０との間に水平に後退可能に取り付けられている。このプリズムボックス１８０はハウジング１８１を備えており、ハウジング１８１の上面には上方に開口して吸着ノズル６１の下端が入出可能な凹部１８２が形成されている。ハウジング１８１にはこの凹部８２を挟んで一対の反射体としてのプリズム１８３，１８４が反射面１８３ａ，１８４ａを対向させて配置され取り付けられている。一方のプリズム１８３は照明装置１７５から入射した照明光を他方のプリズム１８４に向けて反射して凹部１８２内に位置決め固定された吸着ノズル６１の下端に照射し、他方のプリズム１８４は投影された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置１７０に向けて反射するものである。

上述した第２の実施の形態においては、吸着ノズル６１の下端の高さを検出する際には、プリズムボックス１８０を吸着ノズル６１と撮像装置１７０との間に後退可能に位置決め固定し、その後、プリズムボックス１８０が照明装置１７５から入射した照明光を吸着ノズル６１の下端に照射し、投影された吸着ノズル６１の下端の像を撮像装置１７０に向けて出射する。これにより、吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を撮像する撮像装置１７０は吸着ノズル６１の下端の像も撮像することができる。そして第１の実施の形態と同様にこの撮像結果に基づいて吸着ノズル６１の下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズル６１に吸着されている電子部品Ｐの吸着状態を撮像する撮像装置１７０を利用して吸着ノズル６１の下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくＸ方向、Ｙ方向およびＱ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズル６１の下端の高さを精度よく検出することができる。

なお上述した第２の実施の形態においては、撮像装置１７０と照明装置１７５をＸ軸スライド４０に取り付けるようにしたが、基台１１の所定場所（Ｘ軸スライドの移動に障害とならない場所）に取り付けるようにしてもよい。

また上述した各実施の形態においては、各光学系をプリズムにて構成するようにしたが、これに代えて反射鏡にて構成するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係る電子部品実装機の概略を示す上面図である。図１に示す電子部品実装機のＸ軸スライドおよびＹ軸スライドを示す正面図である。図２に示す撮像装置、照明装置およびプリズムを示す側面図である。図１に示すプリズム、照明装置およびプリズムボックスを示す拡大上面図である。図４に示すプリズムボックスの正面図である。図４に示すプリズムボックスの上面図である。本発明の変形例に係る電子部品実装機のＸ軸スライド、Ｙ軸スライド、照明装置、撮像装置およびプリズムボックスを示す正面図である。

符号の説明

１０…電子部品実装機、１１…基台、２０…基板搬送装置、２３…クランプ装置、６０…装着ヘッド、６１…吸着ノズル、７０，１７０…撮像装置、７２ｂ，１７０ａ…撮像口、７３…プリズム（電子部品撮像用光学系）、７５，１７５…照明装置、８０，１８０…プリズムボックス（吸着ノズル下端撮像用光学系）、８２…凹部、８３，８４，１８３，１８４…プリズム（反射体）、８５…採光窓、８６…出射手段、Ｐ…電子部品、Ｓ…基板。

Claims

電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、該吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置と、該撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、該照明装置からの照明光を前記吸着ノズルの下端に照射し、投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて出射する吸着ノズル下端撮像用光学系を備えたことを特徴とする電子部品実装機。
請求項１において、前記吸着ノズル下端撮像用光学系は、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射することを特徴とする電子部品実装機。
基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置上に前記基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して前記基板上に実装する吸着ノズルと、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持されて前記吸着ノズルを有する装着ヘッドと、該装着ヘッドに前記吸着ノズルに隣設されて前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を下向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、前記装着ヘッドと撮像装置の下方に配置されて入射した前記吸着ノズルに吸着されている電子部品の像を前記撮像装置の撮像口に向けて反射する電子部品撮像用光学系と、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系を前記電子部品撮像用光学系に並設し、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射し、前記吸着ノズル下端撮像用光学系に前記一方の反射体の前段に配置されて前記照明装置からの照明光を取り入れて前記一方の反射体に導く採光手段を設け、前記吸着ノズル下端撮像用光学系に前記他方の反射体の後段に配置されて同他方の反射体から反射された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置の撮像口に放射する出射手段を設けたことを特徴とする電子部品実装機。
基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置上に前記基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して前記基板上に実装する吸着ノズルと、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持されて前記吸着ノズルを有する装着ヘッドと、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を上向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系とを備え、該吸着ノズル下端撮像用光学系を前記吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射することを特徴とする電子部品実装機。