JP4840920B2 - 電子部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、カメラで回路基板の撮像対象部位を撮像する際に用いる照明装置を改良した電子部品装着機に関する発明である。

従来より、電子部品装着機においては、電子部品を装着する回路基板の位置を認識するために、回路基板の表面に形成された基板位置マーク（フィデューシャルマーク）をカメラで撮像して基板位置を認識するようにしている。近年、カメラの画素数の増加によりカメラの視野の拡大を低コストで実現できるようになってきているため、基板認識用のカメラの視野拡大の要求が出始めてきている。この基板認識用のカメラの視野拡大の利点は、(1) １台のカメラで回路基板の複数の基板位置マークを同時に撮像して画像取り込み時間を大幅に短縮できること、(2) 基板位置マークを撮像するときに同時に他のマーク（ブロックスキップマーク）等を撮像してそれらの画像取り込み時間を短縮できること、(3) 回路基板上の半田の状態や部品装着状態の検査にもカメラの画像を利用できること、(4) 基板到着確認や基板排出確認にもカメラの画像を利用できること、(5) 回路基板の識別情報（ＩＤ）の読み取りにもカメラの画像を利用できること等が挙げられる。

しかし、基板認識用のカメラの視野拡大に伴って回路基板の照明範囲を拡大する必要があり、更に、誤認識を防ぐために、広い照明範囲全体を均一な明るさで照明する無影光照明が必要となってくる。

従来の電子部品装着機に用いる無影光照明装置としては、特許文献１（特開２００４−６９６１２号公報）に示すように、拡散光用光源からの光を拡散板を介して検出対象物に照射すると共に、指向性光用光源からの光を反射板で反射させてから検出対象物に照射する構成としたものがある。
特開２００４−６９６１２号公報（第１頁等）

ところで、基板認識用のカメラは、吸着ノズルを保持する装着ヘッドに取り付けられているため、上記特許文献１の照明装置を基板認識用のカメラの照明装置として用いる場合は、この照明装置を装着ヘッドに取り付ける必要があり、更に、基板認識用のカメラの視野拡大に伴って照明装置を大型化する必要がある。

しかし、装着ヘッドに取り付ける照明装置の大型化は、装着ヘッドの大型化を招き、装着ヘッドの移動ストロークが制限されて本来の必要範囲をカバーできなくなったり、装着ヘッドの重量増加によりサイクルタイムが延びる等の問題が発生する。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、吸着ノズルを保持する装着ヘッドの大型化・重量増加を回避しながら基板認識用のカメラの視野拡大に対応した広範囲の照明を実現することができる電子部品装着機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、ＸＹ方向に移動する装着ヘッドに、電子部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に吸着保持させる構成とした電子部品装着機において、カメラで回路基板の撮像対象部位を撮像するに際して該回路基板を照明する光源ユニットを吸着ノズルと交換して装着ヘッドに吸着保持させるように構成している。要するに、回路基板をカメラで撮像するときには、装着ヘッドに吸着ノズルが保持されている必要がないため、光源ユニットを吸着ノズルと交換して装着ヘッドに吸着保持させて、該光源ユニットで回路基板を照明しながら回路基板をカメラで撮像することができる。この場合、回路基板の近くに光源ユニットを配置して照明できるので、天井光源に比べて少ない消費電力で回路基板を均一な光で明るく照明することができる。

この場合、請求項２のように、光源ユニットに充電可能な電源部を設けるようにしても良い。このようにすれば、予め光源ユニットの電源部に充電しておくことで、装着ヘッドに吸着保持させた光源ユニットに電子部品装着機側から電力を供給しなくても、光源ユニットを点灯させることができる。

或は、請求項３のように、装着ヘッド又はその近くに、光源ユニットに無接触で送電するための無接触送電部を設け、該光源ユニットに、前記無接触送電部から無接触で受電するための無接触受電部を設けた構成としても良い。このようにすれば、装着ヘッドに吸着保持させた光源ユニットと電子部品装着機との間を機械的な接続手段（コネクタ、電源プラグ等）で接続しなくても、電子部品装着機側から光源ユニットに電力を供給することができ、装着ヘッドに対する光源ユニットの吸着位置が多少ずれても、無接触給電により確実な電源供給が可能になると共に、接点不良の問題が発生しないという利点がある。但し、本発明は、装着ヘッドに吸着保持させた光源ユニットと電子部品装着機との間を機械的な接続手段（コネクタ、電源プラグ等）で接続する構成としても良いことは言うまでもない。

また、請求項４のように、装着ヘッドに基板照明用光源を設けると共に、吸着ノズルと交換して前記装着ヘッドに吸着保持できる拡散板を備え、カメラで回路基板の撮像対象部位を撮像するに際して前記拡散板を吸着ノズルと交換して前記装着ヘッドに吸着保持させることで、前記基板照明用光源の光を前記拡散板を通して拡散してその拡散光で回路基板を照明するように構成しても良い。このようにしても、前記請求項１に係る発明とほぼ同様の効果を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した実施例を説明する。

本発明に関連する参考例としての実施例１を図１に基づいて説明する。
電子部品装着機１１の装着ヘッド１２は、ＸＹスライド機構のうちのＹ方向（図１の左右方向）に移動するＹスライド１３に支持され、Ｙスライド１３は、Ｘ方向（図１の紙面垂直方向）に移動するＸスライド（図示せず）上に搭載されている。

装着ヘッド１２には、吸着ホルダ１４が昇降可能に設けられ、この吸着ホルダ１４に吸着ノズル１５が下向きに吸着保持されている。装着ヘッド１２には、回路基板１６の撮像対象部位を２つの反射鏡１７，１８（光学系）を介して撮像するカメラ１９が上向きに取り付けられている。一方の反射鏡１７は、カメラ１９の真上に配置され、他方の反射鏡１８は、回路基板１６の真上に配置されている。他方の反射鏡１８は、その真上に設けられた落射光源２０の光を下方に透過させるようにハーフミラー処理が施されている。本実施例１では、２つの反射鏡１７，１８の間に吸着ノズル１５（吸着ホルダ１４）を配置することで、装着ヘッド１２をコンパクト化している。

この場合、基板認識用のカメラ１９は、画素数の多い視野の大きなＣＣＤカメラが使用されている。そのため、基板認識用のカメラ１９の光学系に設けられた落射光源２０のみでは回路基板１６の広い撮像対象部位全体を均一な明るさで照明することはできない。そこで、本実施例１では、電子部品装着機１１の天井部に、回路基板１６を照明する大型の天井光源２１を設けると共に、装着ヘッド１２の下部にも、回路基板１６を照明する下部光源２２を設け、更に、装着ヘッド１２をＸＹ方向に移動させるスライド機構のうちの回路基板１６の上方に位置するＹスライド１３の下部にも、回路基板１６を照明するための補助光源２３を設けている。

この構成によれば、電子部品装着機１１の天井部に、基板照明用の天井光源２１を設けると共に、Ｙスライド１３の下部にも、回路基板１６を照明するための補助光源２３を設けているので、基板認識用のカメラ１９の視野拡大に対応して基板照明用の光源（天井光源２１や補助光源２３）を大型化しても、吸着ノズル１５を保持する装着ヘッド１２の大型化・重量増加を回避でき、装着ヘッド１２の移動ストロークの制限やサイクルタイムの遅延の問題を回避しながら、基板認識用のカメラ１９の視野拡大に対応した広範囲の照明を実現することができる。すなわち、天井光源２１は十分に広い範囲を照明できるので、この天井光源２１と補助光源２３と下部光源２２を基板認識用のカメラ１９の光学系に設けられている落射光源２０と共に同時に点灯させれば、広い照明範囲全体を均一な明るさで照明する無影光照明として機能させることができる。

この基板認識用のカメラ１９の視野拡大により次のような効果を得ることができる。
(1) １台のカメラ１９で回路基板１６の複数の基板位置マークを同時に撮像して画像取り込み時間を大幅に短縮できる。

(2) 基板位置マークを撮像するときに同時に他のマーク（ブロックスキップマーク）等を撮像してそれらの画像取り込み時間を短縮できる。
(3) 回路基板１６上の半田の状態や部品装着状態の検査にもカメラ１９の画像を利用できる。

(4) 基板到着確認や基板排出確認にもカメラ１９の画像を利用できる。
(5) 回路基板１６の識別情報（ＩＤ）の読み取りにもカメラ１９の画像を利用できる。
(6) マルチブロック基板についても一括して各種マークを認識できる。

(7) 回路基板１６の撮像領域全体を一括して画像取り込みできない場合は、その撮像領域を複数の画像に分割して取り込むことになるが、カメラ１９の視野が従来よりも広いため、分割する画像の数が少なくなり、その分、画像取り込み時間を短縮できる。

図２及び図３に示す本発明の実施例２では、上記実施例１の天井光源２１と補助光源２３と下部光源２２を設けるのに代えて、基板認識用のカメラ１９で回路基板１６の撮像対象部位を撮像するに際して該回路基板１６を照明する光源ユニット３１を吸着ノズル１５と自動交換して装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着保持させるように構成している。すなわち、本実施例２では、回路基板１６に電子部品を装着する際には、図１に示すように、装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着ノズル１５を吸着保持させるが、回路基板１６をカメラ１９で撮像するときには、装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着ノズル１５が吸着保持されている必要がないため、光源ユニット３１を吸着ノズル１４と自動交換して装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着保持させるようにしている。

Ｙスライド１３の下部（又は装着ヘッド１２の下部）に、光源ユニット３１に無接触で送電するための無接触送電部３２を設けると共に、該光源ユニット３１に、無接触送電部３２から無接触で受電するための無接触受電部３３を設け、装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に光源ユニット３１を吸着保持させて、該装着ヘッド１２をカメラ１９で回路基板１６を撮像する位置に移動させると、光源ユニット３１の無接触受電部３３が無接触受電部３３に対向して、電子部品装着機１１側から光源ユニット３１に電力が供給される。これにより、光源ユニット３１が点灯して、該光源ユニット３１で回路基板１６を照明しながら回路基板１６をカメラ１９で撮像する。

光源ユニット３１を円環状に形成して、その内周側の開口部を通して落射光源２０で照明しながら、その周囲から光源ユニット３１で照明することで、広い照明範囲全体を均一な明るさで照明する無影光照明として機能させることができる。その他の構成は、前述した実施例１と同じである。

以上説明した本実施例２では、回路基板１６の近くに光源ユニット３１を配置して照明できるので、前記実施例１の天井光源２１に比べて少ない消費電力で回路基板１６を均一な光で明るく照明することができる。しかも、Ｙスライド１３の下部（又は装着ヘッド１２の下部）に無接触送電部３２を設け、光源ユニット３１に無接触受電部３３を設けたので、装着ヘッド１２に吸着保持させた光源ユニット３１と電子部品装着機１１との間を機械的な接続手段（コネクタ、電源プラグ等）で接続しなくても、電子部品装着機１１側から光源ユニット３１に電力を供給することができ、装着ヘッド１２に対する光源ユニット３１の吸着位置が多少ずれても、無接触給電により確実な電源供給が可能になると共に、接点不良の問題が発生しないという利点がある。

但し、本発明は、装着ヘッド１２に吸着保持させた光源ユニット３１と電子部品装着機１１との間を機械的な接続手段（コネクタ、電源プラグ等）で接続する構成としても良いことは言うまでもない。

或は、光源ユニット３１に充電可能な電源部を設け、光源ユニット３１の置場で電源部に充電するようにしても良い。このようにすれば、予め光源ユニット３１の電源部に充電しておくことで、装着ヘッド１２に吸着保持させた光源ユニット３１に電子部品装着機１１側から電力を供給しなくても、光源ユニット３１を点灯させることができる。

図４に示す本発明の実施例３では、装着ヘッド１２に基板照明用光源４２，４３を設けると共に、吸着ノズル１５と交換して装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着保持できる拡散板４１を用意し、カメラ１９で回路基板１６の撮像対象部位を撮像するに際して拡散板４１を吸着ノズル１５と交換して装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着保持させることで、基板照明用光源４２，４３のうちの少なくとも一方の光を拡散板４１を通して拡散してその拡散光で回路基板１６を照明するようにしている。この場合、拡散板４１は円環状に形成され、その内周側の開口部を通して落射光源２０（図１参照）の光で照明しながら、拡散板４１で拡散した拡散光で回路基板１６を照明することで、広い照明範囲全体を均一な明るさで照明する無影光照明として機能させるようにしている。

本実施例３では、一方の基板照明用光源４２は、円環状基板４２ａの下面に多数のＬＥＤ等の発光素子４２ｂを斜め下方に向けて配列して、各発光素子４２ｂの光を斜め下方に向けて投光するように構成されている。他方の基板照明用光源４３は、円環状基板４２ａに対して垂直に設けられた垂直基板４３ａに多数のＬＥＤ等の発光素子４３ｂを水平に配列して、各発光素子４３ｂの光を水平方向中心側（落射光源２０の光軸側）に向けて投光し、その光をハーフミラー４４で下方に反射するように構成されている。ハーフミラー４４は、落射光源２０の光が下方に透過し、基板照明用光源４３の光のみが下方に反射されるようにハーフミラー処理が施されている。

以上説明した本実施例３では、回路基板１６に電子部品を装着する際には、前記実施例１と同様に、装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着ノズル１５を吸着保持させるが、回路基板１６をカメラ１９で撮像するときには、装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着ノズル１５が吸着保持されている必要がないため、拡散板４１を吸着ノズル１４と自動交換して装着ヘッド１２の吸着ホルダ１４に吸着保持させることで、基板照明用光源４２の光を拡散板４１を通して拡散してその拡散光で回路基板１６を照明する。

以上説明した本実施例３では、回路基板１６の近くに拡散板４１と基板照明用光源４２，４３を配置して照明できるので、前記実施例１の天井光源２１に比べて少ない消費電力で回路基板１６を均一な光で明るく照明することができる。

本発明に関連する参考例としての実施例１を示す電子部品装着機の概略構成図である。 本発明の実施例２を示す電子部品装着機の概略構成図である。 装着ヘッドの吸着ホルダに光源ユニットを吸着保持させる動作を説明する図である。 本発明の実施例３の主要部の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１１…電子部品装着機、１２…装着ヘッド、１３…Ｙスライド、１４…吸着ホルダ、１５…吸着ノズル、１６…回路基板、１７，１８…反射鏡（光学系）、１９…カメラ、２０…落射光源、２１…天井光源、２２…下部光源、２３…補助光源、３１…光源ユニット、３２…無接触送電部、３３…無接触受電部、４１…拡散板、４２，４３…基板照明用光源、４４…ハーフミラー

Claims (4)

1. ＸＹ方向に移動する装着ヘッドに、電子部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に吸着保持させると共に、該装着ヘッドに該電子部品を装着する回路基板の撮像対象部位を撮像するカメラを取り付けた電子部品装着機において、
   前記カメラで前記回路基板の撮像対象部位を撮像するに際して該回路基板を照明する光源ユニットを前記吸着ノズルと交換して前記装着ヘッドに吸着保持させるように構成したことを特徴とする電子部品装着機。
2. 前記光源ユニットには、充電可能な電源部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着機。
3. 前記装着ヘッド又はその近くには、前記光源ユニットに無接触で送電するための無接触送電部が設けられ、
   前記光源ユニットには、前記無接触送電部から無接触で受電するための無接触受電部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着機。
4. ＸＹ方向に移動する装着ヘッドに、電子部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に吸着保持させると共に、該装着ヘッドに該電子部品を装着する回路基板の撮像対象部位を撮像するカメラを取り付けた電子部品装着機において、
   前記装着ヘッドに設けられた基板照明用光源と、
   前記吸着ノズルと交換して前記装着ヘッドに吸着保持できる拡散板とを備え、
   前記カメラで前記回路基板の撮像対象部位を撮像するに際して前記拡散板を前記吸着ノズルと交換して前記装着ヘッドに吸着保持させることで、前記基板照明用光源の光を前記拡散板を通して拡散してその拡散光で前記回路基板を照明するように構成したことを特徴とする電子部品装着機。

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