JP2011086847A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の構成の簡易化を実現する。
【解決手段】電子部品を移送するヘッド１０６に搭載された撮像装置１０は、光軸を水平方向に向けた状態でヘッドに保持されたカメラ２０と、水平な軸４２により回動可能に支持されたミラー３０と、ミラーを、吸着ノズル１０５の下方であってカメラの光軸上となる撮像位置とそこから水平方向に待避させた待避位置とに切り替える位置切り替え手段４０と、撮像位置において鉛直上方からの光をカメラに向けて反射することが可能な角度と鉛直下方からの光をカメラに向けて反射することが可能な角度とにミラーを切り替える回動付与手段５０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、実装対象となる電子部品の高密度の搭載を可能とする電子部品実装装置に関する。

従来の電子部品実装装置５００は、図１８に示すように、Ｘ−Ｙ平面を任意に移動可能に支持されると共に複数の吸着ノズル５０１を搭載するヘッド５０２と、ヘッド５０２をＸ軸方向に沿って移動可能に支持するレール状の支持部材５０３と、支持部材５０３の下面側に設置されたサイドビューカメラ５０４と、ヘッド５０２の移動領域内で下方から吸着ノズル５０１に吸着された電子部品Ｐを撮像する部品認識カメラ５０５とを備えている。
そして、電子部品Ｐの吸着時には、サイドビューカメラ５０４の撮像位置までＸ軸方向に沿ってヘッド５０２を移動させて吸着ノズル５０１の先端に吸着された電子部品Ｐを側方から撮像し、部品認識カメラ５０５の撮像位置までＸ軸方向及びＹ軸方向に沿ってヘッド５０２を移動させて吸着ノズル５０１の先端に吸着された電子部品Ｐを垂直下方から撮像している。そして、これらの撮像画像から吸着エラーや吸着ノズルに対する電子部品Ｐの姿勢等を判定している（例えば、特許文献１参照）。

また、他の電子部品実装装置６００では、図１９に示すように、Ｘ−Ｙ平面を任意に移動可能に支持されると共に複数の吸着ノズル６０１を搭載するヘッド（図示略）と、ヘッドに搭載され、ヘッド上をＸ軸方向に沿って移動可能に支持されたフレーム６０６とを備え、当該フレーム６０６には、水平方向に光軸を向けたカメラ６０３と、カメラ６０３の光軸上に配置され、当該光軸に沿って進行する光を垂直下方に反射するハーフミラー６０４と、当該ハーフミラー６０４より遠方でやはり光軸上に配置されると共に当該光軸に沿って進行する光を垂直上方に反射する全反射ミラー６０５とが搭載されている。
そして、図１９（Ａ）に示すように、シャッタ６０７が第１のシャッタ位置にスライド駆動されてフレーム６０６下側のレンズ部６０８が開放される（上側のレンズ部６０９は閉塞）。そして、この開放されたレンズ部６０８を通じて下方側へ照明光を照射すべく、照明手段６１０，６１１が点灯される（図中の破線矢印参照）。これにより、プリント基板６１２上のフィデューシャルマークＦが照らされ、このフィデューシャルマークＦから上方に出射されて上記レンズ部６０８を透過した光の像がハーフミラー６０４に反射・屈折することにより、当該屈折方向の先に設置されたカメラ６０３にフィデューシャルマークＦの像が導光される。
また、図１９（Ｂ）に示すように、フレーム６０６上側のレンズ部６０９が撮像の対象となるいずれか一つのノズル６０１に吸着された上記電子部品Ｐの下方に配置されるようにフレーム６０６がＸ軸方向に沿って位置決めされるとともに、可動シャッタ６０７が第２のシャッタ位置にスライド駆動されてフレーム６０６の上側のレンズ部６０９が開放される（下側のレンズ部６０８は閉塞）。そして、この開放されたレンズ部６０９を通じて上方側へ照明光を照射すべく、上記各照明手段６１０、６１３のみが点灯される（図中の破線矢印参照）。すると、これら照明手段６１０，６１３から照射された照明光によってノズル６０１に吸着された電子部品Ｐが照らされ、この電子部品Ｐから下方に出射されて上記レンズ部６０９を透過した光の像が全反射ミラー６０５に到達してその場で反射・屈折することにより、当該屈折方向の先に設置されたカメラ６０３に上記電子部品Ｐの像が導光される（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２１８７０６号公報 特開２００７−２９４７２７号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、吸着ノズルに吸着された電子部品を側方から撮像するカメラと下方から撮像するカメラとが個別に必要となり、その分コスト高となる。また、撮像の際に、それぞれのカメラの撮像位置にヘッドを移動させなければならず、かかる余分な動作によりタクトの低下を招くという問題があった。

一方、特許文献２の従来技術は、１つのカメラを使用して照明の切替えと光学部品により撮像対象を部品の姿勢と基板状態検査の２つの被写体に切替えることを実現している。
しかしながら、この従来技術では、ハーフミラーの特性を利用してその反射と透過を切り替えることで異なる二方向の被写体の撮像を可能とすることから、被写体からカメラまでの光経路を切り替えるシャッタと二つの被写体の明るさを切り替えるための上下それぞれの照明手段とが必須となり、その分のコスト高を招くという問題があった。また、この特許文献２の従来技術は、吸着ノズルに吸着された電子部品を側方から撮像することは困難であった。

本発明は、装置の構成の複雑化によりコスト上昇を回避することをその目的とする。
さらに、本発明は、一つのカメラにより上下の被写体のみならず、吸着された電子部品を側方から撮像することをも可能とすることをさらなる目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、実装される電子部品を供給する部品供給装置と、前記電子部品を吸着する吸着ノズルを鉛直方向に沿って昇降可能に保持するヘッドと、前記ヘッドに対して前記吸着ノズルの昇降動作を行う昇降機構と、前記基板保持部と前記部品供給部との間で前記ヘッドの移送を行う移動機構と、前記ヘッドに搭載された撮像装置と、前記基板に対する電子部品の実装動作の動作制御を行う動作制御手段とを備える電子部品実装装置において、前記撮像装置は、光軸を吸着ノズルの昇降経路を通過する水平方向に向けた状態で前記ヘッドに保持されたカメラと、水平な軸により回動可能に支持されたミラーと、前記ミラーを、前記吸着ノズルの下方であって前記カメラの光軸上となる撮像位置とそこから前記水平方向に待避させた待避位置とに切り替える位置切り替え手段と、前記撮像位置において鉛直上方からの光を前記カメラに向けて反射することが可能な角度と鉛直下方からの光を前記カメラに向けて反射することが可能な角度とに前記ミラーを切り替える回動付与手段とを備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記カメラの焦点調節手段を備えることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記焦点調節手段は、液体レンズを用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記位置切り替え手段は、前記ミラーを前記カメラの光軸に沿って待避位置に待避させ、前記待避位置にあるミラーにより前記カメラに向かって反射光を照射する照明手段を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記回動付与手段は、電磁石となるコイルと磁性体及び永久磁石との組み合わせにより磁気吸引力又は反発力を利用して前記ミラーに回動動作を付与することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項請求項１から５のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記動作制御手段は、前記昇降機構による吸着ノズルの昇降により前記基板の目標位置に対する電子部品の実装動作後に、前記回動付与手段と前記位置切り替え手段の制御により前記ミラーを操作して前記電子部品の実装状態を撮像する搭載後検査制御を実行し、前記吸着ノズルの昇降による電子部品の実装動作から前記搭載後検査制御の撮像完了までの間、前記ヘッドを定位置に保持することを特徴とする。

請求項１記載の発明は、ミラーをカメラの光軸上の位置で回動させることで上方と下方とに向けることができ、これにより吸着ノズルの吸着された電子部品を下方から撮像可能とすると共にヘッド下方の被写体、例えば、基板の位置決めマークや搭載後の電子部品などを撮像可能とする。
つまり、一枚のミラーを回動させることで上下の被写体を撮像可能とするため、従来技術のように、全反射ミラーとハーフミラーとからなる二枚のミラーを不要とし、装置の構成を簡略化することが可能である。
また、上記発明は、ミラーを吸着ノズルの下方である撮像位置から待避させることができるので、ミラーが吸着ノズルの下降を妨げることがなく、これにより吸着ノズルに吸着された電子部品を側方から撮像することも可能である。

請求項２記載の発明は、カメラの焦点調節手段を備えるので、各被写体ごとに訂正に焦点調節を行うことができ、より鮮明な撮像画像を得ることが可能となる。

請求項３記載の発明は、焦点調節を液体レンズで行うので、固定焦点の光学レンズとその移動機構とからなる構成と比べて構造を簡易とし、コスト低減を図ることが可能となる。

請求項４記載の発明は、待避位置にあるミラーから反射光を照射する照明手段により、吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像する際にその背後から光を照射することができ、撮像により電子部品の側方のシルエットを得ることができ、吸着状態の判定に適した画像を得ることが可能となる。

請求項５記載の発明は、回動付与手段がコイルと磁性体又は永久磁石との組み合わせにより磁気吸引力又は反発力を利用するので、応答性の高い回動動作を行うことが可能となると共に、コイルへの通電によりミラーを回動させることができるので、簡易な制御回路で制御することが可能である。

請求項６記載の発明は、吸着ノズルの昇降による電子部品の実装動作から搭載後検査制御の撮像完了までの間、ヘッドを定位置に保持するので、実装動作と撮像との間でヘッド移動を行う場合に比べてヘッド移動による誤差の影響を受けず、電子部品の実装位置の適否の判断をより正確に行うことが可能となる。また、実装タクトに関しても有利である。

発明の実施形態である電子部品実装装置の斜視図である。 Ｘ軸方向から見た撮像装置の概略側面図である。 上方から見た撮像装置の概略平面図である。 「液体レンズ」の構造を示す断面図であり、図４（Ａ）は非通電時、図４（Ｂ）は通電による焦点距離の調節時を示す。 図２の状態からミラーの位置切り替えを行った状態を示す概略側面図である。 回動付与手段とエアシリンダとミラーとを抽出した要部側面図であり、図６（Ａ）はミラーが上向きにされている状態を示し、図６（Ｂ）はミラーが下向きにされている状態を示す。 電子部品実装装置の制御系を示すブロック図である。 子部品実装動作を示すフローチャートである。 撮像装置の各部を初期位置とする動作を示すフローチャートである。 吸着状態の撮像制御を示すフローチャートである。 吸着状態の撮像制御におけ撮像画像例であり、図１１（Ａ）は正常な吸着状態を示し、図１１（Ｂ）はチップ立ちを生じた状態を示し、図１１（Ｃ）は吸着ミスを生じた状態を示している。 電子部品姿勢撮像制御のフローチャートである。 電子部品姿勢撮像制御における撮像画像の例である。 基板マーク撮像制御のフローチャートである。 図５の状態からミラーの角度切り替えを行った状態を示す概略側面図である。 実装後状態撮像制御のフローチャートである。 実装後状態撮像制御における撮像画像例であり、図１７（Ａ）は正常な実装状態を示し、図１７（Ｂ）は実装位置に対して電子部品Ｃが位置ズレを生じている状態を示し、図１７（Ｃ）は実装ミスを生じた状態を示している。 従来の電子部品実装装置の要部構成図である。 他の従来の電子部品実装装置の要部構成図である。

（発明の実施形態）
発明の実施形態について、図１乃至図１７に基づいて説明する。図１は、本実施形態たる電子部品実装装置１００の斜視図である。以下、図示のように、水平面において互いに直交する二方向をそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向とし、これらに直交する鉛直方向をＺ軸方向というものとする。
電子部品実装装置１００は、基板Ｓに各種の電子部品Ｃの搭載を行うものであって、図１に示すように、搭載される電子部品Ｃを供給する複数の部品供給装置としての電子部品フィーダ１０８を複数（図１では一つのみ図示）並べて保持する設置部としてのフィーダバンク１０２からなる部品供給部と、Ｘ軸方向に基板を搬送する基板搬送手段１０３と、当該基板搬送手段１０３による基板搬送経路の途中に設けられた基板Ｓに対する電子部品搭載作業を行うための基板保持部としての基板クランプ機構１０４と、複数の吸着ノズル１０５を昇降可能に保持して電子部品Ｃの保持を行うヘッド１０６と、当該ヘッド１０６に搭載されると共に実装動作に要する検査に要する各種の撮像を行う撮像装置１０と、ヘッド１０６を部品供給部と基板クランプ機構１０４とを含んだ作業エリア内の任意の位置に駆動搬送する移動機構としてのＸ−Ｙガントリ１０７と、上記各構成を搭載支持するベースフレーム１１４と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段としてのホストコントローラ１２０とを備えている。

かかる電子部品実装装置１００は、ホストコントローラ１２０が、電子部品Ｃの実装に関する各種の設定内容が記録された実装データを保有し、実装データから実装すべき電子部品Ｃと、電子部品Ｃの電子部品フィーダ１０８等の設置位置に基づく部品受け取り位置０１８ａと、基板上の実装位置を示すデータとを読み出すと共に、Ｘ−Ｙガントリ１０７を制御してヘッド１０６を電子部品Ｃの受け取り位置１０８ａと実装位置とに移送し、各位置においてヘッド１０６を制御して吸着ノズル１０５の昇降動作及び吸着又は解放動作を行い、電子部品Ｃの実装の動作制御を実行する。

（基板搬送手段及び基板保持部）
基板搬送手段１０３は、図示しない搬送ベルトを備えており、その搬送ベルトにより基板をＸ軸方向に沿って搬送する。
また、前述したように、基板搬送手段１０３による基板搬送経路の途中には、電子部品Ｃを基板へ搭載する際の作業位置で基板Ｓを固定保持するための基板クランプ機構１０４が設けられている。かかる基板クランプ機構１０４が装備されており、基板搬送方向に直交する方向における両端部で基板Ｓをクランプするようになっている。また、基板クランプ機構１０４の下方には、クランプ時に基板Ｓの下面側に当接して電子部品搭載時に基板Ｓが下方に撓まぬように支承する複数の支持棒が設けられている。基板Ｓはこれらにより保持された状態で安定した電子部品Ｃの搭載作業が行われる。

（Ｘ−Ｙガントリ）
Ｘ−Ｙガントリ１０７は、Ｘ軸方向にヘッド１０６の移動を案内するＸ軸ガイドレール１０７ａと、このＸ軸ガイドレール１０７ａと共にヘッド１０６をＹ軸方向に案内する二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂと、Ｘ軸方向に沿ってヘッド１０６を移動させる駆動源であるＸ軸モータ１０９と、Ｘ軸ガイドレール１０７ａを介してヘッド１０６をＹ軸方向に移動させる駆動源であるＹ軸モータ１１０とを備えている。そして、各モータ１０９、１１０の駆動により、ヘッド１０６を二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂの間となる領域のほぼ全体に搬送することを可能としている。
なお、各モータ１０９、１１０は、それぞれの回転量がホストコントローラ１２０に認識され、所望の回転量となるように制御されることにより、ヘッド１０６を介して吸着ノズル１０５の位置決めを行っている。
また、電子部品実装作業の必要上、前記した二つのフィーダバンク１０２，基板クランプ機構１０４とはいずれもＸ−Ｙガントリ１０７によるヘッド１０６の搬送可能領域内に配置されている。

（ヘッド）
ヘッド１０６は、その先端部で空気吸引により電子部品Ｃを保持する吸着ノズル１０５（図１参照）と、吸着ノズル１０５をＺ軸方向に沿って昇降させる昇降機構としてのＺ軸モータ１１１と、吸着ノズル１０５を回転させて保持された電子部品ＣをＺ軸方向回りに角度調節するためのθ軸モータ１１２とが設けられている。
また、上記吸着ノズル１０５は、Ｚ軸方向に沿った状態で昇降可能且つ回転可能にヘッド１０６に支持されており、昇降による電子部品Ｃの受け取り又は実装及び回転による電子部品Ｃの角度調節が可能となっている。
さらに、吸着ノズル１０５はＸ軸方向に沿って均一ピッチで複数（この例では６本）並んで保持されており（図６参照）、電子部品Ｃの実装の順番や吸着対象となる電子部品フィーダの配置が互いに近接している場合に、同時吸着を行うことを可能としている。
また、Ｚ軸モータ１１１、θ軸モータ１１２及び撮像装置１０は、各吸着ノズル１０５ごとに個別に設けられている。

（フィーダバンク及び電子部品フィーダ）
フィーダバンク１０２は、ベースフレーム１１４のＹ軸方向一端部（図１手前側）にＸ軸方向に沿った状態で設けられている。フィーダバンク１０２は、Ｘ−Ｙ平面に沿った長尺の平坦部を備え、当該平坦部の上面に複数の電子部品フィーダ１０８等がＸ軸方向に沿って羅列して載置装備される（図１では電子部品フィーダ１０８を一つのみ図示しているが実際には複数の電子部品フィーダ１０８等が並んで装備される）。
また、フィーダバンク１０２は、各電子部品フィーダ１０８等を保持するための図示しないラッチ機構を備えており、必要に応じて、各電子部品フィーダ１０８等をフィーダバンク１０２に対して装着又は分離することを可能としている。

上述した電子部品フィーダ１０８は、後端部には電子部品Ｃが均一間隔で並んで封止されたテープを巻回したテープリールを保持し、先端上部にはヘッド１０６に対する電子部品Ｃの供給位置である受け渡し部を有している。そして、電子部品フィーダ１０８がフィーダバンク１０２に取り付けられた状態における電子部品Ｃの受け渡し部の位置を示すＸ、Ｙ座標値は前述した実装データに記録されている。

（撮像装置：全体構成）
図２はＸ軸方向から見た撮像装置１０の概略側面図、図３は上方から見た概略平面図である。
複数ある吸着ノズル１０５に対応して同じ数の撮像装置１０がヘッド１０６に搭載されており、各吸着ノズル１０５の並び配置に対応してノズルと同じ間隔で同じ方向（Ｘ軸方向）に沿って各撮像装置１０は配置されている。
各撮像装置１０は、後述する各種の被写体を撮像するカメラ２０と、反射によりカメラ２０が撮像を行う方向を可変とするミラー３０と、ミラー３０を所定の二位置に切り替える位置切り替え手段としてのエアシリンダ４０と、ミラー３０を所定の二方向に切り替える回動付与手段５０と、カメラ２０側への照射を行う際の光源となる第一の照明手段７０と、被写体側を照射する際の光源となる第二の照明手段７５と、これらの構成を内部に格納保持する箱状のフレーム１１とを備えている。

（撮像装置：フレーム）
前述したように、複数ある吸着ノズル１０５に対応して同じ数だけ撮像装置１０がヘッド１０６に設けられているが、フレーム１１については各撮像装置１０で一つのフレーム１１を共用している。
上記フレーム１１は、箱状の筐体であり、各吸着ノズル１０５の真下となる位置でヘッド１０６に固定支持されている。また、吸着ノズル１０５を上方待避位置まで上昇させた状態でその下端部よりもフレーム１１の上面が下方となるように配置されている。
また、フレーム１１の上面及び下面には、各吸着ノズル１０５の通過線上に沿って貫通する開口部１１ａ，１１ｂが設けられており、これら上面及び下面の開口部１１ａ，１１ｂを通って吸着ノズル１０５の先端部（下端部）がフレーム１１より下方まで下降することを可能としている。

（撮像装置：カメラ）
カメラ２０は、被写体画像を撮像するＣＣＤ撮像素子２１と、ＣＣＤ撮像素子２１の眼前に配置された固定焦点レンズ２２と、カメラの焦点位置を調節する可変焦点レンズ２３と、鏡胴２４とを備えている。
鏡胴２４はその中心線がＹ軸方向を向いてフレーム１１に固定装備されており、一端部が開口し、他端部が閉塞している。そして、ＣＣＤ撮像素子２１は、鏡胴２４の閉塞端部の内側においてその受光面がＸ−Ｚ平面に平行となる向きで固定されている。
固定焦点レンズ２２と可変焦点レンズ２３とは、いずれも鏡胴２４の開口端部側に配置され、それぞれの光軸が鏡胴２４の中心線と同一線上となり、Ｙ軸方向に向けられている。
また、固定焦点レンズ２２は可変焦点レンズ２３よりもＣＣＤ撮像素子２１側寄りに配置されている。

可変焦点レンズ２３には、具体的には「液体レンズ」が用いられている。この「液体レンズ」の構造を図４に示す。液体レンズは、二枚の透明板の間に屈折率の異なる二種類の液体が分離状態で封入されており、それぞれに電圧を印加する電極２３ａ，２３ｂを備えている（図４（Ａ））。そして、各電極から電圧の印加（例えば、40[V]）を行うことで電荷の移動に伴い電極に液体が集中しようとする作用から二種類の液体の境界面の形状が変わることで屈折率が変わり、焦点距離の調節が行われるようになっている（図４（Ｂ））。
かかる「液体レンズ」は印加する電圧を可変とすることで焦点を可変でき一般のズームレンズに必要なアクチュエータが不要であることから低コストであると共に、焦点の可変調節の動作速度も速い。

カメラ２０は、撮像装置１０に対する個々の位置で各種の被写体を撮像することから、光路長が異なる個々の被写体について固定の焦点では好適な撮像を行うことができない。そこで、上記可変焦点レンズ２３により各被写体に適切な焦点に調節を行う。各焦点調節を行うための電圧の設定値は、装置組付け時に調整にて決定し、予め初期パラメータとしてホストコントローラ１２０の図示しないメモリに記憶しておく。そして、被写体に応じて適切な焦点となるように変焦点レンズ２３の印加電圧の制御が行われるようになっている。

なお、この例では、コスト、構造簡易化、応答性を考慮して「液体レンズ」を用いたが、焦点が可変となる他の焦点調節機構（例えばアクチュエータを用いて一方のレンズを光軸に沿って機械的に移動調節する周知のもの等）を利用しても良い。
また、一般に可変焦点レンズ２３（液体レンズ）は画像の歪が固定焦点レンズに比較して大きいという問題があるが、各焦点において周知の歪補正技術を用いて補正を実施することで解決可能である。

（撮像装置：ミラー）
ミラー３０は、平滑な反射面を備えた反射板３１と、反射板３１と同一サイズの平板状であって反射板３１の背面側に貼着されたミラー保持用部部材３２とからなり、当該ミラー保持部材３２の背面側で前述のエアシリンダ４０のプランジャ４１の先端部においてＸ軸方向に沿った支軸４２により回動可能に支持されている。ミラー３０はその反射面がカメラ２０側を向いた状態で常にＸ軸方向に平行な状態を維持して回動可能となっている。
そして、ミラー３０は、回動付与手段５０により、その反射面が、鉛直下方に進行する光をカメラ２０側に向かってその光軸と平行な方向となるように反射させる角度と、鉛直上方に進行する光をカメラ２０側に向かってその光軸と平行な方向となるように反射させる角度とに切り替えが行われるようになっている。換言すると、ミラー３０は、回動付与手段５０により、反射面がＸ−Ｚ平面に沿った状態よりもＸ軸回りに上向きに45°傾斜させた角度（図６（Ａ）参照、以下、この向きを単に「上向き」という）と、反射面がＸ−Ｚ平面に沿った状態よりもＸ軸回りに下向きに45°傾斜させた角度（図６（Ｂ）参照、以下、この向きを単に「下向き」という）とに切り替え可能となっている。

（撮像装置：エアシリンダ）
図５は図２の状態からミラー３０の位置切り替えを行った状態を示す概略側面図である。
位置切り替え手段としてのエアシリンダ４０は、フレーム１１に固定された本体部４３に対してそのプランジャ４１がＹ軸方向に沿って進退動作を行うことが可能となっており、前述したようにプランジャ４１の先端部でミラー３０を支軸４２回りに回動可能に支持している。これによりミラー３０をカメラ２０に近接する撮像位置（図５のミラー位置）と離間する待避位置（図３のミラー位置）とに切り替えることが可能となっている。

待避位置にある時にはミラー３０は、下降を行う吸着ノズル１０５の通過エリアから完全に退いた位置にあり、当該下降動作を妨げない位置まで後退している。
また、撮像位置にある時には、ミラー３０は、その反射面の中心がカメラ２０の光軸と吸着ノズル１０５の中心線との交点とほぼ同位置に位置する状態にある。そして、ミラー３０が撮像位置にある状態において、向きが上向きである場合にはフレーム１１の開口部１１ａを介して上方の被写体をカメラ２０にて撮像可能となり、向きが下向きである場合にはフレーム１１の開口部１１ｂを介して下方の被写体をカメラ２０にて撮像可能となっている。

（撮像装置：回動付与手段）
図６は回動付与手段５０とエアシリンダ４０とミラー３０とを抽出した要部側面図であり、図６（Ａ）はミラー３０が上向きにされている状態を示し、図６（Ｂ）はミラー３０が下向きにされている状態を示す。
回動付与手段５０は、ミラー保持部材３２の背面側において支軸４２を挟んで上側の端部と下側の端部それぞれ設けられたマグネット５１，５２と、エアシリンダ４０のプランジャ４１に固定支持されたミラー保持部材３２の固定部材５３，５４と、エアシリンダ４０の本体部４３に固定されたブラケット５７，５７に支持されたコイル５５，５６とを備えている。

上記固定部材５３，５４は、磁性体（ケイ素鋼板等の磁気特性が良いもの）からなり、上側の固定部材５３は、ミラー３０が上向きの時に上側のマグネット５１の背後に吸着し、ミラー３０を上向き45°の傾斜角に保持するようになっている。また、下側の固定部材５４は、ミラー３０が下向きの時に下側のマグネット５２の背後に吸着し、ミラー３０を下向き45°の傾斜角に保持するようになっている。
また、エアシリンダ４０のプランジャ４１が後退位置にある時に、上側のコイル５５は上側の固定部材５３に当接し、下側のコイル５６は下側の固定部材５４に当接するようにブラケット５７，５７に支持されている。

上記配置により、エアシリンダ４０が後退状態であって、磁性体からなる固定部材５３がマグネット５１に当接している場合には磁力によし当接状態が維持され、ミラー３０は上向き状態を維持することができる（図６（Ａ）の状態）。
そして、ミラー３０を上向きから下向きに切り替える場合には、コイル５５にマグネット５１（Ｎ極とする）と同極性であるＮ極となるように通電を行う。これにより、コイル５５に対して固定部材５３及びマグネット５１は反発力を生じ、ミラー３０に支軸４２を中心とする回動動作が付与されてミラー３０が下向きに切り替えられることとなる。このとき、同時に下側のマグネット５２（Ｎ極とする）と逆極性のＳ極となるように下側のコイル５６に通電を行うことにより、固定部材５４を介してマグネット５２が吸引されて、ミラー３０の下向きへの切り替えをより確実なものとしても良い。この切り替え動作の後は、マグネット５２が固定部材５４に密着状態を維持するので、各コイル５５，５６への通電は継続する必要はない。これにより電力消費を低減し、コイル５５，５６による発熱も低減することができる。
また、ミラー３０が下向きの状態から上向きに切り替える場合には、上述と逆の動作が行われる。即ち、下側のコイル５６を下側のマグネット５２と同極性となるように通電することでミラー３０を上向きに回動させることができる。この場合も、上側のコイル５５を上側のマグネット５１と逆極性となるように通電して切り替え動作をより確実なものとしても良い。

なお、ミラー３０の向きの切り替えはエアシリンダ４０のプランジャ４１が後退位置にあることを前提として行われる。エアシリンダ４０のプランジャ４１が前進位置に移動した場合には、コイル５５又は５６は固定部材５３又は５４から離れてしまうので、プランジャ４１が前進を行う直前の状態（マグネット５１が固定部材５３に吸着した状態又はマグネット５２が固定部材５４に吸着した状態）が維持される。

（撮像装置：第一の照明手段）
第一の照明手段７０は、下方に向けて光照射を行うように平面状に並んで配置された複数の発光素子７１と、各発光素子７１の下側に設けられた拡散板７２とから構成されており、複数の点光源からの照射光が拡散板７２により均一化されるようになっている。
この第一の照明手段７０は、フレーム１１の上面であって、待避位置にあるミラー３０の鉛直上方に設置されており、フレーム１１の上面に設けられた開口部１１ｃを介して上向きのミラー３０に照射を行い、その照射光がカメラ２０側に反射されるようになっている。これにより、図２に示すように電子部品Ｃを吸着した吸着ノズル１０５の下端部が光軸高さの近傍まで下降した状態でその背後から反射光の照射を行うことができ、吸着ノズル１０５及び電子部品Ｃのシルエット画像を撮像することが可能となっている。

（撮像装置：第二の照明手段）
第二の照明手段７５は、カメラ２０の上下に設置され、当該カメラ２０の前方に向かって光照射を行う二つの発光素子から構成されている。
かかる第二の照明手段７５は、ミラー３０が撮像位置に前進して上向き又は下向きに向けられた状態において、フレーム１１の上方又は下方に位置する被写体の撮像を行う際に、当該被写体を照射するためのものであり、ミラー３０の反射を利用するので、１セットで上方にも下方にも照射することが可能であり、部品点数低減によるコスト低減を図ることが可能となっている。
なお、上記効果を享受することはできないが、第二の照明手段７５に替えて、フレーム１１の各開口部１１ａ，１１ｂに各被写体を直接照射する照明手段を設けても良い。

（電子部品実装装置の制御系）
図７は電子部品実装装置１００の制御系を示すブロック図である。図示のように、Ｘ−Ｙガントリ１０７のＸ軸モータ１０９、Ｙ軸モータ１１０、ヘッド１０６において吸着ノズル１０５の昇降を行うＺ軸モータ１１１、吸着ノズル１０５の回転を行うθ軸モータ１１２は、それぞれの駆動回路１０９ａ，１１０ａ，１１１ａ，１１２ａを介してホストコントローラ１２０に接続されている。
また、撮像装置１０のカメラ２０のＣＣＤ撮像素子２１は画像取り込み回路２１ａから画像処理回路２１ｂを介してホストコントローラ１２０に接続され、カメラ２０の可変焦点レンズ２３は焦点コントロール回路２３ｃを介してホストコントローラ１２０に接続されている。
さらに、第一及び第二の照明手段７０，７５は、照明コントロール回路７０ａを介してホストコントローラ１２０に接続されている。
また、エアシリンダ４０はエアーコントロール回路４０ａを介してホストコントローラ１２０に接続され、各コイル５５，５６はコイル電流コントロール回路５５ａを介してホストコントローラ１２０に接続されている。
なお、各コイル５５，５６について前述したように互いに逆極性となるように通電させてミラー３０の向きを切り替える場合には、各コイル５５，５６を互いに逆巻きで直列に接続し一つのコイル電流コントロール回路５５ａにより同時通電するようにしても良い。
なお、前述したように、電子部品実装装置１００は、吸着ノズル１０５と同じ個体数で撮像装置１０，Ｚ軸モータ１１１，θ軸モータ１１２を備えているが、図７に示すブロックでは一つのみを図示し、それ以外の図示は省略している。

上記ホストコントローラ１２０は、図示しないメモリを備えており、当該メモリ内に予め記録された実装動作のための設定データと各種の動作プログラムに従って上記の各種の構成に対して所定の動作制御を実行するものである。
以下、図８のフローチャートによりホストコントローラ１２０が行う電子部品実装動作の制御について説明する。

まず、撮像装置１０のエアシリンダ４０等の各構成を初期位置とする動作制御が行われる（ステップＳ１）。
かかる初期位置とする制御の詳細を図９のフローチャートに示す。まず、エアシリンダ４０により、ミラー３０を待避位置に移動し（ステップＳ２１）、ミラー３０が上向きとなるように各コイル５５，５６への通電が行われる（ステップＳ２２）。これにより、フレーム１１に対する吸着ノズル１０５の通過が可能となる。

次いで、Ｘ軸モータ１０９及びＹ軸モータ１１０の駆動によりヘッド１０６を電子部品の吸着位置に移動させる（ステップＳ２）。
そして、Ｚ軸モータ１１１の駆動により吸着ノズル１０５を下降させ（ステップＳ３）、対象となる電子部品フィーダ１０８から電子部品の吸着を行う（ステップＳ４）。そして、吸着された電子部品がカメラ２０の光軸高さとなるまで吸着ノズル１０５を上昇させて（ステップＳ５）、吸着ノズル１０５における吸着状態を撮像する（ステップＳ６）。

上記吸着状態の撮像制御を図１０のフローチャートにより詳細に説明する。
撮像装置１０の第一の照明装置７０を点灯し、ミラー３０の反射により電子部品を吸着した吸着ノズル１０５の下端部を背後から照射する（ステップＳ２３）。これと同時に、可変焦点レンズ２３の焦点を吸着ノズルの通過線上までの距離に合わせるよう制御する（ステップＳ２４：図２の状態）。
そして、吸着ノズル１０５の下端部がフレーム１１内部にある状態で撮像し（ステップＳ２５）、その撮像画像に対して所定の画像処理を施す（ステップＳ２６）。
図１１は撮像画像例であり、図１１（Ａ）は正常な吸着状態を示し、図１１（Ｂ）はチップ立ちを生じた状態を示し、図１１（Ｃ）は吸着ミスを生じた状態を示している。
ホストコントローラ１２０は、撮像画像が図１１（Ａ）〜（Ｃ）のいずれに該当するが判定し（ステップＳ２７）、正常に吸着が行われると判定した場合には撮像処理を終了する。また、チップ立ちや吸着ミスに該当すると判定した場合にはエラー報知を行い（ステップＳ２８）、撮像処理を終了する。なお、撮像後は、吸着ノズル１０５の下端部がフレーム１１の上面より上の位置となるまで上方に待避させる。

次に、ヘッド１０５を基板Ｓの目標となる実装位置へ移送する（ステップＳ７）。このとき、ヘッド１０５の移送中の時間を利用して、電子部品の姿勢撮像制御を実行する（ステップＳ８）。
電子部品姿勢撮像制御を図１２のフローチャートにより詳細に説明する。
まず、エアシリンダ４０によりミラー３０を撮像位置まで前進移動する（ステップＳ３１）。このとき、ミラー３０は既に上向きに回動されているので、各コイル５５，５６への通電は行われない。そして、撮像装置１０の第二の照明装置７５を点灯し、ミラー３０の反射により上方への光照射を行う（ステップＳ３２：図５の状態）。これと同時に、カメラ２０からミラー３０を経由して吸着ノズル１０５の下端部までの光路長に応じて可変焦点レンズ２３の焦点を合わせるよう制御する（ステップＳ３３）。
次に、吸着ノズル１０５に吸着された電子部品Ｃを下方から撮像すると共にその撮像画像に画像処理が施される（ステップＳ３４）。図１３はかかる電子部品姿勢撮像制御における撮像画像の例である。このような撮像画像に画像処理を施すことで電子部品Ｃの吸着ノズル１０５回りの角度ズレ量を検出し、吸着ノズル１０５に対する位置ズレ量も検出する。

そして、ステップＳ３４で検出された吸着電子部品のＺ軸回りの角度ズレ量に基づいてθ軸モータ１１２を制御して電子部品の角度補正を行う（ステップＳ９）。
また、ヘッド１０６が電子部品の実装位置近くに到達すると、基板Ｓに対して電子部品の位置決めを行うための基板マークの撮像を実行する。
基板マーク撮像制御を図１４のフローチャートにより詳細に説明する。
まず、エアシリンダ４０によりミラー３０を待避位置まで後退移動する（ステップＳ４１）。そして、各コイルへの５５，５６への通電により、ミラー３０を下向きに回動させる（ステップＳ４２）。そして、エアシリンダ４０によりミラー３０を再び撮像位置に戻し（ステップＳ４３）、撮像装置１０の第二の照明装置７５を点灯し、ミラー３０の反射により下方への光照射を行う（ステップＳ４４：図１５参照）。これと同時に、カメラ２０からミラー３０を経由して基板Ｓの上面までの光路長に応じて可変焦点レンズ２３の焦点を合わせるよう制御する（ステップＳ４５）。
次に、基板Ｓの上面を上方から撮像すると共に（ステップＳ４６）、その撮像画像に画像処理が施される（ステップＳ４７）。基板Ｓの撮像画像に画像処理を施すことで撮像範囲内の基板の位置決めマークの位置を求め、吸着ノズル１０５と基板Ｓとの相対的な位置関係を認識する。
そして、エアシリンダ４０によりミラー３０を待避位置まで後退移動し（ステップＳ４１）、基板マーク撮像制御を終了する。

次に、ステップＳ８で求めた吸着ノズル１０５に対する電子部品Ｃの位置ズレ量とステップＳ１０で求めた基板と吸着ノズルとの相対的な位置関係に基づいてヘッド１０６を適正な実装目標位置に位置決めし（ステップＳ１１）、吸着ノズル１０５を下降させる（ステップＳ１２）。そして、電子部品Ｃが基板到達後、一定期間、吸着ノズル１０５で上方から押さえつけを行って実装動作を行う（ステップＳ１３）。そして、電子部品を解放して吸着ノズル１０５のみが上昇を行う（ステップＳ１４）。

そして、吸着ノズル１０５がフレーム１１と干渉しない上方待避位置まで到達すると、実装後状態撮像制御（搭載後検査制御）を実行する。
実装後状態撮像制御を図１６のフローチャートにより詳細に説明する。
まず、エアシリンダ４０によりミラー３０を撮像位置まで前進移動する（ステップＳ５１）。既に、ミラー３０は下を向いているので、各コイルへの５５，５６によるミラー３０の回動動作が行われない。
そして、撮像装置１０の第二の照明装置７５を点灯し（ステップＳ５２：図１５参照）、ミラー３０の反射により下方への光照射を行う。これと同時に、カメラ２０からミラー３０を経由して基板Ｓの電子部品までの光路長に応じて可変焦点レンズ２３の焦点を合わせるよう制御する（ステップＳ５３）。
次に、実装後の電子部品を上方から撮像すると共に（ステップＳ５４）、その撮像画像に画像処理が施される（ステップＳ５５）。

ここで、図１７は撮像画像例であり、図１７（Ａ）は正常な実装状態を示し、図１７（Ｂ）は実装位置に対して電子部品Ｃが位置ズレを生じている状態を示し、図１７（Ｃ）は実装ミスを生じた状態を示している。
ホストコントローラ１２０は、撮像画像が図１７（Ａ）〜（Ｃ）のいずれに該当するが判定し（ステップＳ５６）、正常に実装が行われたと判定した場合には撮像処理を終了する。また、位置ズレや実装ミスに該当すると判定した場合にはエラー報知を行い（ステップＳ５７）、撮像処理を終了する。またこれにより、電子部品実装動作が終了となる。
なお、ホストコントローラ１２０は、ステップＳ１２の吸着ノズル１０５の下降動作の開始からステップＳ１５の実装後状態撮像制御の完了まで、ヘッド１０６は移動しないように定位置を維持するように、Ｘ及びＹ軸モータ１０９，１１０の制御が行われる。

（実施形態の効果）
上記電子部品実装装置１００では、ミラー３０をカメラ２０の光軸上の位置で回動させることで上方と下方とに向けることができ、これにより、吸着ノズル１０５に吸着された電子部品Ｃを下方から撮像したり、基板の位置決めマークを上方から撮像したり、実装後の電子部品を上方から撮像したり、基板上の位置決めマークを撮像したりと、各種の被写体の撮像を行うことを可能としている。
さらに、撮像装置１０は、一枚のミラー３０を回動させることで上下の被写体を撮像可能とするため、従来技術のように、全反射ミラーとハーフミラーとからなる二枚のミラーを不要とし、装置の構成を簡略化することが可能である。
また、撮像装置１０は、ミラー３０を吸着ノズル１０５の下方である撮像位置から待避させることができるので、ミラー３０が吸着ノズル１０５の下降を妨げることがなく、これにより吸着ノズル１０５に吸着された電子部品Ｃを側方から撮像することも可能である。
また、電子部品の実装動作において、基板の実装位置に電子部品を搭載するためにする吸着ノズル１０５の下降動作降から搭載後検査制御の撮像完了までの間、ヘッド１０６を定位置に保持するので、実装動作と撮像との間でヘッド移動を行う場合に比べてヘッド移動による誤差の影響を受けず、電子部品の実装位置の適否の判断をより正確に行うことが可能となる。また、実装タクトに関しても有利である。

（その他）
なお、上記電子部品実装装置１００では、各吸着ノズル１０５ごとに個別に撮像装置１０を搭載する構成を例示したが、これに限らず。例えば、撮像装置１０の撮像可能エリアを広角レンズ等を用いて拡大し、これにより一つの撮像装置１０で複数の吸着ノズル１０５に関する撮像を可能とし、吸着ノズル１０５よりも撮像装置１０の搭載台数を低減することも可能である。

また、上記撮像装置１０の回動付与手段５０としてマグネットと磁性体とコイルを用いる例を示したが、同様にミラー３０に回動動作を付与可能な他の手段を用いても良い。例えば、周知のアクチュエータである、モータ、ソレノイド、エアシリンダ等を用いてミラー３０の回動を付与しても良い。

１０ 撮像装置
２０ カメラ
２３ 可変焦点レンズ（液体レンズ、焦点調節手段）
３０ ミラー
４０ エアシリンダ（位置切り替え手段）
５０ 回動付与手段
５１，５２ マグネット（永久磁石）
５３，５４ 固定部材（磁性体）
５５，５６ コイル
７０ 第一の照明手段
７５ 第二の照明手段
１００ 電子部品実装装置
１０２ フィーダバンク（設置部）
１０４ 基板クランプ機構（基板保持部）
１０５ 吸着ノズル
１０６ ヘッド
１０７ Ｘ−Ｙガントリ（移動機構）
１０８ 電子部品フィーダ（部品供給装置）
１１１ Ｚ軸モータ（昇降機構）
１２０ ホストコントローラ（動作制御手段）
Ｃ 電子部品
Ｓ 基板

Claims (6)

1. 電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、
   実装される電子部品を供給する部品供給装置と、
   前記電子部品を吸着する吸着ノズルを鉛直方向に沿って昇降可能に保持するヘッドと、
   前記ヘッドに対して前記吸着ノズルの昇降動作を行う昇降機構と、
   前記基板保持部と前記部品供給部との間で前記ヘッドの移送を行う移動機構と、
   前記ヘッドに搭載された撮像装置と、
   前記基板に対する電子部品の実装動作の動作制御を行う動作制御手段とを備える電子部品実装装置において、
   前記撮像装置は、
   光軸を吸着ノズルの昇降経路に交差する水平方向に向けた状態で前記ヘッドに保持されたカメラと、
   水平な軸により回動可能に支持されたミラーと、
   前記ミラーを、前記吸着ノズルの下方であって前記カメラの光軸上となる撮像位置とそこから前記水平方向に待避させた待避位置とに切り替える位置切り替え手段と、
   前記撮像位置において鉛直上方からの光を前記カメラに向けて反射することが可能な角度と鉛直下方からの光を前記カメラに向けて反射することが可能な角度とに前記ミラーを切り替える回動付与手段とを備えることを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記カメラの焦点調節手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 前記焦点調節手段は、液体レンズを用いることを特徴とする請求項２記載の電子部品実装装置。
4. 前記位置切り替え手段は、前記ミラーを前記カメラの光軸に沿って待避位置に待避させ、
   前記待避位置にあるミラーにより前記カメラに向かって反射光を照射する照明手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。
5. 前記回動付与手段は、電磁石となるコイルと磁性体及び永久磁石との組み合わせにより磁気吸引力又は反発力を利用して前記ミラーに回動動作を付与することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。
6. 前記動作制御手段は、前記昇降機構による吸着ノズルの昇降により前記基板の目標位置に対する電子部品の実装動作後に、前記回動付与手段と前記位置切り替え手段の制御により前記ミラーを操作して前記電子部品の実装状態を撮像する搭載後検査制御を実行し、
   前記吸着ノズルの昇降による電子部品の実装動作から前記搭載後検査制御の撮像完了までの間、前記ヘッドを定位置に保持することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。

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