JP6442063B2 - 部品実装機、ノズル撮像方法 - Google Patents

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Description

この発明は、実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを撮像するノズル撮像技術に関する。
従来、フィーダーが供給する部品をノズルにより吸着して基板に実装する部品実装機が用いられている。このような部品実装機では、ノズルがフィーダーからの部品の吸着や基板への部品の実装に失敗する場合がある。そこで、特許文献1、2では、かかる失敗の有無を確認するために、部品吸着を実行した後や部品実装を実行した後のノズルを撮像する。具体的には、所定のステーションに位置決めされたノズルに対して照射体から光を照射しつつカメラによりノズルを撮像する。
特開2012−212947号公報 特開2008−311476号公報
しかしながら、このように撮像位置に位置するノズルに照明から光を照射しつつ撮像部によりノズルを撮像する場合、照明用の光とは異なる光、例えば自然光等がノズルの撮像に影響を及ぼして、良好なノズルの撮像を行えない場合があった。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを撮像するにあたって、照明用の光とは異なる光がノズルの撮像に及ぼす影響を抑えて、ノズルの撮像を良好に行うことを可能とする技術の提供を目的とする。
本発明に係る部品実装機は、上記目的を達成するために、第1波長の光を第1撮像位置に向けて照射する第1照明、第1波長の光の透過を許容する一方で第1波長と異なる波長の光の透過を制限する第1フィルター、および第1撮像位置に対向して第1撮像位置から入射してきた光を第1撮像素子により受光する第1撮像部を有する第1撮像システムと、ノズルにより部品を保持可能であり、第1撮像位置にノズルを位置決め可能な実装ヘッドとを備え、第1撮像システムは、第1照明から第1撮像位置へ照射された後に第1フィルターを透過した光を第1撮像部の第1撮像素子により受光することで、第1撮像位置に位置するノズルを撮像する。
本発明に係るノズル撮像方法は、上記目的を達成するために、実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを撮像位置に位置させる工程と、所定波長の光を撮像位置に向けて照射する工程と、撮像位置に照射された後にフィルターを通過した光を撮像素子により受光することで撮像位置に位置するノズルを撮像する工程とを備え、フィルターは、所定波長の光の透過を許容する一方で所定波長と異なる波長の光の透過を制限する。
このように構成された本発明(部品実装機、ノズル撮像方法)では、第1撮像位置(撮像位置)に向けて第1波長(所定波長)の光を照射し、この光が第1撮像位置を照らす照明用の光として機能する。そして、第1撮像位置に照射された後に第1フィルター(フィルター)を透過した光を第1撮像部(撮像部)の第1撮像素子(撮像素子)により受光することで、第1撮像位置に位置するノズルを撮像する。ここで、第1フィルターは、第1波長の光の透過を許容する一方で第1波長と異なる波長の光の透過を制限する。こうして、第1波長の照明用の光とは異なる光が第1フィルターを透過して第1撮像素子に到達することが抑制されている。その結果、照明用の光とは異なる光がノズルの撮像に及ぼす影響を抑えて、ノズルの撮像を良好に行うことが可能となっている。
本発明によれば、実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを撮像するにあたって、照明用の光とは異なる光がノズルの撮像に及ぼす影響を抑えて、ノズルの撮像を良好に行うことが可能となる。
本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図である。 図1の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。 実装ヘッドの一例の下端部近傍を模式的に示す部分正面図である。 図3の実装ヘッドの底部を模式的に示す部分平面図である。 撮像ユニット5の外観を模式的に示す部分斜視図である。 図5の撮像ユニットが具備する光学的構成を等価的に示した模式図である。
図1は本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図である。図2は図1の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。両図および以下の図では、Z方向を鉛直方向とするXYZ直交座標を適宜示す。図2に示すように、部品実装機1は、装置全体を統括的に制御するコントローラー100を備える。コントローラー100は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)で構成されたコンピューターである演算処理部110およびHDD(Hard Disk Drive)で構成された記憶部120を有する。さらに、コントローラー100は、部品実装機1の駆動系を制御する駆動制御部130と、後に詳述するノズルの撮像を制御する撮像制御部140とを有する。
そして、演算処理部110は記憶部120に記憶されるプログラムに従って駆動制御部130を制御することで、プログラムが規定する部品実装を実行する。この際、演算処理部110は撮像制御部140がカメラ60により撮像した画像に基づき、部品実装を制御する。また、部品実装機1には、表示/操作ユニット150が設けられており、演算処理部110は、部品実装機1の状況を表示/操作ユニット150に表示したり、表示/操作ユニット150に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。
図1に示すように、部品実装機1は、基台11の上に設けられた一対のコンベア12、12を備える。そして、部品実装機1は、コンベア12によりX方向(基板搬送方向)の上流側から実装処理位置(図1の基板Sの位置)に搬入した基板Sに対して部品を実装し、部品実装を完了した基板Sをコンベア12により実装処理位置からX方向の下流側へ搬出する。
部品実装機1では、Y方向に延びる一対のY軸レール21、21と、Y方向に延びるY軸ボールネジ22と、Y軸ボールネジ22を回転駆動するY軸モーターMyとが設けられ、ヘッド支持部材23が一対のY軸レール21、21にY方向に移動可能に支持された状態でY軸ボールネジ22のナットに固定されている。ヘッド支持部材23には、X方向に延びるX軸ボールネジ24と、X軸ボールネジ24を回転駆動するX軸モーターMxとが取り付けられており、ヘッドユニット3がヘッド支持部材23にX方向に移動可能に支持された状態でX軸ボールネジ24のナットに固定されている。したがって、駆動制御部130は、Y軸モーターMyによりY軸ボールネジ22を回転させてヘッドユニット3をY方向に移動させ、あるいはX軸モーターMxによりX軸ボールネジ24を回転させてヘッドユニット3をX方向に移動させることができる。
一対のコンベア12、12のY方向の両側それぞれでは、2つの部品供給部28がX方向に並んでいる。各部品供給部28に対しては、複数のテープフィーダー281がX方向に配列ピッチLaで並んで着脱可能に装着されており、各テープフィーダー281には、集積回路、トランジスター、コンデンサ等の小片状の部品(チップ電子部品)を所定間隔おきに収納したテープが巻かれたリールが配置されている。そして、テープフィーダー281は、テープをヘッドユニット3側に間欠的に送り出すことによって、テープ内の部品を供給する。
ヘッドユニット3は、X方向に直線状に並ぶ複数(4本)の実装ヘッド4を有する。各実装ヘッド4は下端に取り付けられたノズル40(図3)により、部品の吸着・実装を行う。つまり、実装ヘッド4はテープフィーダー281の上方へ移動して、テープフィーダー281により供給された部品を吸着する。具体的には、実装ヘッド4は、部品に当接するまでノズル40を下降させた後にノズル40内に負圧を発生させつつノズル40を上昇させることで、部品を吸着する。続いて、実装ヘッド4は実装処理位置の基板Sの上方に移動して基板Sに部品を実装する。具体的には、実装ヘッド4は、部品が基板Sに当接するまでノズル40を下降させた後にノズル40内に大気圧あるいは正圧を発生させることで、部品を実装する。
図3は実装ヘッドの一例の下端部近傍を模式的に示す部分正面図である。図4は図3の実装ヘッドの底部を模式的に示す部分平面図である。図3および図4に示すように、各実装ヘッド4は、複数のノズル40を円周状に配列したロータリーヘッドである。続いては、図3および図4を併用しつつ実装ヘッド4の構成について説明する。なお、4本の実装ヘッド4の構成は共通するため、ここでは1本の実装ヘッド4について説明する。
実装ヘッド4はZ方向(鉛直方向)に延びるメインシャフト41と、メインシャフト41の下端に支持されたノズルホルダー42とを有する。ノズルホルダー42は、Z方向に平行な回転軸C(仮想軸)を中心とする回転方向Rに回転可能に支持されており、実装ヘッド4の上端部に設けられたR軸モーターMr(図2)の駆動力を受けて回転する。また、ノズルホルダー42は、回転軸Cを中心とする円周状に等角度を空けて配列された複数(8本)の昇降シャフト43を支持する。
各昇降シャフト43は昇降可能に支持されており、図略の付勢部材により上方へ付勢されている。各昇降シャフト43の下端にはノズル40が着脱可能に装着される。これによって、ノズルホルダー42は、回転軸Cを中心とする円周状に等角度を空けて配列された複数(8個)のノズル40を支持する。したがって、駆動制御部130がR軸モーターMrに回転指令を出力すると、R軸モーターMrからの駆動力を受けて回転するノズルホルダー42に伴って、複数のノズル40が一体的に回転軸Cを中心とする円周軌道Oに沿って回転する。
また、メインシャフト41は、複数の昇降シャフト43の上方にノズル昇降機構44を支持する。ノズル昇降機構44は、回転軸Cを中心として180度の角度を空けて配置された2本の押圧部材441を有する。各押圧部材441は、ノズル昇降機構44に内蔵されたZ軸モーターMz(図2)の駆動力を受けて、互いに独立して昇降する。したがって、駆動制御部130がZ軸モーターMzに下降指令を出力すると、Z軸モーターMzからの駆動力を受けて押圧部材441が下降する。これにより、押圧部材441は、複数の昇降シャフト43のうち直下に位置する一の昇降シャフト43を当該昇降シャフト43に働く付勢力に抗して下降させ、部品の吸着あるいは実装を行う下降位置Zdまでノズル40を下降させる。一方、駆動制御部130がZ軸モーターMzに上昇指令を出力すると、Z軸モーターMzからの駆動力を受けて押圧部材441が上昇する。これにより、押圧部材441に押下されていた一の昇降シャフト43が、ノズル40を伴いつつ付勢力に従って上昇し、ノズル40が上昇位置Zuまで上昇する。なお、図3においては、ノズル40の下端に対して下降位置Zdおよび上昇位置Zuがそれぞれ示されている。
このような実装ヘッド4では、押圧部材441の直下がノズル40による部品の吸着・実装を行う作業位置PA、PBとなる。すなわち、上述した2個の押圧部材441の配置に対応して、実装ヘッド4では、2個の作業位置PA、PBが回転軸Cを中心に180度の角度を空けて設けられている。一方、図4に示すようにノズルホルダー42では、回転軸Cを中心に180度の間隔を空けて配置された2個のノズル40(回転軸Cを挟んで互いに逆側に位置する2個のノズル40)の対(ノズル対)が4対設けられて、2×4(=8)個のノズル40が円周軌道Oに沿って配列されている。こうして対を成す2個のノズル40は、一方のノズル40が作業位置PAに位置すると同時に他方のノズル40が作業位置PBに位置できる配置関係を満たす。
したがって、駆動制御部130はR軸モーターMrにより複数のノズル40の回転角度を調整することで、4個のノズル対のうち任意の1個のノズル対を成す2個のノズル40、40のそれぞれを作業位置PA、PBに位置させて、部品の吸着・実装に用いることができる。
例えば、作業位置PAで部品を吸着する場合は、実装ヘッド4を部品供給部28の上方へ移動させて作業位置PAをテープフィーダー281の直上に位置決めする。この状態で、部品を吸着しないノズル40を回転方向Rにおいて作業位置PAに停止させつつ、Z方向において上昇位置Zuから下降位置Zdへ下降させる。そして、ノズル40がテープフィーダー281により供給される部品に接したタイミングでノズル40に負圧を与えて、テープフィーダー281からノズル40に部品を吸着する。続いて、部品を吸着したノズル40をZ方向において下降位置Zdから上昇位置Zuまで上昇させる。作業位置PBで部品を吸着する場合も同様である。特に、2個の作業位置PA、PBはX方向に直線状に並んで設けられ、対を成す2個のノズル40、40の中心間距離Lbはテープフィーダー281のX方向への配列ピッチLa(図1)に等しい。したがって、作業位置PA、PBに位置する2個のノズル40、40は、テープフィーダー281、281からの部品の吸着を同時に実行できる。
あるいは、作業位置PAで部品を実装する場合は、実装ヘッド4を基板Sの上方へ移動させて作業位置PAを基板Sの実装対象箇所の直上に位置決めする。この状態で、部品を吸着するノズル40を回転方向Rにおいて作業位置PAに停止させつつ、Z方向において上昇位置Zuから下降位置Zdへ下降させる。そして、部品が基板Sに接したタイミングでノズル40に大気圧あるいは正圧を与えて、ノズル40から基板Sへ部品を実装する。続いて、部品が離脱したノズル40をZ方向において下降位置Zdから上昇位置Zuまで上昇させる。作業位置PBで部品を実装する場合も同様である。
また、実装ヘッド4のメインシャフト41の下端には、円柱形状の光拡散部材5が取り付けられており、複数のノズル40は光拡散部材5を囲むようにして配列されている。この光拡散部材5は例えば特開2012−238726号公報に記載の拡散部材と同様の構成を具備しており、後に詳述する撮像ユニット6(図5、図6)によるノズル40のサイドビュー撮像に用いられる。
つまり、部品実装機1では、回転方向Rにおいて作業位置PA、PBに位置しつつZ方向において上昇位置Zuに位置するノズル40のサイドビュー(X方向から見たノズル40の側面)が撮像ユニット6のカメラ60により撮像される。そして、演算処理部110は、ノズル40のサイドビュー画像に基づき、例えば次のようにしてノズル40による部品の吸着・実装を制御する。
部品を吸着する場合は、部品を吸着する前後の各タイミングで上昇位置Zuに位置するノズル40のサイドビューを撮像する。そして、部品吸着前のサイドビュー画像においてノズル40に異物が付着している場合は、部品吸着を中止する。また、部品吸着のためにノズル40を下降位置Zdに下降させた後のサイドビュー画像においてノズル40の下端に部品が無ければ、部品吸着に失敗したと判断して、部品吸着を再実行する。さらに、ノズル40に吸着される部品の厚みや姿勢も、ノズル40のサイドビュー画像に基づき適宜判断する。
部品を実装する場合は、部品を実装する前後の各タイミングで上昇位置Zuに位置するノズル40のサイドビューを撮像する。そして、部品実装前のサイドビュー画像においてノズル40の下端に部品が無ければ、ノズル40から部品が脱落していると判断して、部品実装を中止する。また、部品実装のためにノズル40を下降位置Zdまで下降させた後のサイドビュー画像においてノズル40の下端に部品が残っていれば、部品実装に失敗したと判断して、部品実装を再実行する。
続いては、図5および図6を併用しつつ撮像ユニット6の構成について説明する。図5は撮像ユニット5の外観を模式的に示す部分斜視図である。図6は図5の撮像ユニットが具備する光学的構成を等価的に示した模式図である。なお、図5および図6では実装ヘッド4との関係を示すために、実装ヘッド4の構成が部分的に示されている。この撮像ユニット6はカメラ60を備え、作業位置PA、PBに位置するノズル40をカメラ60に撮像する。
撮像ユニット6が具備する筐体61は、Y方向からの側面視において逆T字状を有して上部にカメラ60が取り付けられた本体部611と、本体部611のX方向の両端からY方向に突出する2個のノズル対向部612、612とを有する。そして、撮像ユニット6は、2個のノズル対向部612、612により複数のノズル40をX方向から挟むように配置されて、実装ヘッド4のメインシャフト4に固定されている。こうして、撮像ユニット6は実装ヘッド4と一体的に構成され、実装ヘッド4に伴って移動可能である。
X方向の一方側のノズル対向部612の内側壁には、X方向の一方側の作業位置PAに対向する第1窓62Aが設けられ、一方側のノズル対向部612および本体部611の内部には、プリズム、ミラーおよびレンズといった光学素子631で構成された第1光学系63Aが設けられている。そして、作業位置PAから第1窓62Aへ入射した光は、第1光学系63Aによりカメラ60に導かれる。これにより、カメラ60が内蔵する固体撮像素子601のうちの第1範囲601Aが作業位置PAからの光を受光する。つまり、第1窓62A、第1光学系63Aおよび固体撮像素子601の第1範囲601Aにより構成された第1撮像部64Aが実装ヘッド4の一方側に配置される。そして、この第1撮像部64Aが、実装ヘッド4の一方側の側面に対して設けられた作業位置PAに対向し、作業位置PAを撮像する。
なお、上述のとおり、押圧部材441の昇降に伴ってノズル40は上昇位置Zuと下降位置Zdとの間で昇降する。これに対して、第1窓62Aは、作業位置PAにおいて上昇位置Zuにあるノズル40の先端に対して対向するように配置されており、第1撮像部64Aは、作業位置PAにおいて上昇位置Zuにあるノズル40の先端をX方向(水平方向)から撮像してノズル40のサイドビュー画像を取得する。
また、X方向の他方側のノズル対向部612の内側壁には、第1撮像部64Aの撮像に用いられる照明用の光を照射する第1照明65Aが配置されている。この第1照明65Aは、第2窓62Bの両側それぞれにマトリックス状に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)で構成され、第1波長(青色の波長)の光をX方向の他方側から作業位置PAに向けて照射する。こうして、実装ヘッド4のX方向の他方側に配置された第1照明65Aから射出された光は、光拡散部材5で拡散された後に作業位置PAに照射される。
このように、第1撮像部64Aは、実装ヘッド4の一方側に配置されて、実装ヘッド4の一方側の側面の作業位置PAに対向する。これに対して、第1照明65Aは、実装ヘッド4の他方側から作業位置PAに光を照射する。したがって、第1撮像部64Aは、作業位置PAのノズル40の背面から第1照明65Aが照射した光を撮像して、ノズル40のシルエット画像を取得する。このシルエット画像は、固体撮像素子601から撮像制御部140に転送されて、ノズル40による部品の吸着や実装の成否判定に用いられる。
さらに、第1光学系63Aを構成する各光学素子631のうち、第1窓62Aに対向して配置された光学素子631の入射面(第1窓62Aに対向する表面)には、第1光学フィルター66Aが設けられている。この第1光学フィルター66Aは、第1波長(青色の波長)の光の透過を許容する一方、第1波長より長い第2波長(赤色の波長)の光の透過を制限する。したがって、第1撮像部64Aは、第1波長の光により、作業位置PAに位置するノズル40のシルエット画像を撮像する。
この際、第1光学フィルター66Aとしては、吸収型および反射型のいずれのタイプも使用可能である。なお、第1窓62Aに対向して第1光学フィルター66Aを配置しているため、反射型の光学フィルターを用いた場合であっても、第1光学フィルター66Aでの反射光を第1窓62Aから筐体61の外へ逃がすことができる。そのため、第1光学フィルター66Aでの反射光がフレアやゴーストの原因となることが抑制可能となっている。
このように、第1照明65A、第1光学フィルター66Aおよび第1撮像部64Aにより第1撮像システム67Aが構成されている。そして、第1撮像システム67Aは、第1照明65Aから作業位置PAへ照射された後に第1光学フィルター66Aを透過した光を第1撮像部64Aの固体撮像素子601(第1範囲601A)により受光することで、作業位置PAに位置するノズル40を撮像する。
X方向の他方側(一方側の逆)のノズル対向部612の内側壁には、X方向の他方側の作業位置PBに対向する第2窓62Bが設けられ、他方側のノズル対向部612および本体部611の内部には光学素子631で構成された第2光学系63Bが設けられている。そして、作業位置PBから第2窓62Bへ入射した光は、第2光学系63Bによりカメラ60に導かれる。これにより、カメラ60が内蔵する固体撮像素子601のうち、第1範囲601Aと異なる第2範囲601Bが作業位置PBからの光を受光する。つまり、第2窓62B、第2光学系63Bおよび固体撮像素子601の第2範囲601Bにより構成された第2撮像部64Bが実装ヘッド4の他方側に配置される。そして、この第2撮像部64Bが実装ヘッド4の他方側の側面に対して設けられた作業位置PBに対向し、作業位置PBを撮像する。
なお、上述のとおり、押圧部材441の昇降に伴ってノズル40は上昇位置Zuと下降位置Zdとの間で昇降する。これに対して、第2窓62Bは、作業位置PBにおいて上昇位置Zuにあるノズル40の先端に対して対向するように配置されており、第2撮像部64Bは、作業位置PBにおいて上昇位置Zuにあるノズル40の先端をX方向(水平方向)から撮像してノズル40のサイドビュー画像を取得する。
また、X方向の一方側のノズル対向部612の内側壁には、第2撮像部64Bの撮像に用いられる照明用の光を照射する第2照明65Bが配置されている。この第2照明65Bは、第1窓62Aの両側それぞれにマトリックス状に配列された複数のLEDで構成され、第2波長(赤色の波長)の光をX方向の一方側から作業位置PBに向けて照射する。こうして、実装ヘッド4のX方向の一方側に配置された第2照明65Bから射出された光は、光拡散部材5で拡散された後に作業位置PBに照射される。
このように、第2撮像部64Bは、実装ヘッド4の他方側に配置されて、実装ヘッド4の他方側の側面の作業位置PBに対向する。これに対して、第2照明65Bは、実装ヘッド4の一方側から作業位置PBに光を照射する。したがって、第2撮像部64Bは、作業位置PBのノズル40の背面から第2照明65Bが照射した光を撮像して、ノズル40のシルエット画像を取得する。このシルエット画像は、固体撮像素子601から撮像制御部140に転送されて、ノズル40による部品の吸着や実装の成否判定に用いられる。
さらに、第2光学系63Bを構成する各光学素子631のうち、第2窓62Bに対向して配置された光学素子631の入射面(第2窓62Bに対向する表面)には、第2光学フィルター66Bが設けられている。この第2光学フィルター66Bは、第2波長(赤色の波長)の光の透過を許容する一方、第2波長より短い第1波長(青色の波長)の光の透過を制限する。したがって、第2撮像部64Bは、第2波長の光により、作業位置PBに位置するノズル40のシルエット画像を撮像する。
この際、第2光学フィルター66Bとしては、吸収型および反射型のいずれのタイプも使用可能である。なお、第2窓62Bに対向し第2光学フィルター66Bを配置しているため、反射型の光学フィルターを用いた場合であっても、第2光学フィルター66Bでの反射光を第2窓62Bから筐体61の外へ逃がすことができる。そのため、第2光学フィルター66Bでの反射光がフレアやゴーストの原因となることが抑制可能となっている。
このように、第2照明65B、第2光学フィルター66Bおよび第2撮像部64Bにより第2撮像システム67Bが構成されている。そして、第2撮像システム67Bは、第2照明65Bから作業位置PBへ照射された後に第2光学フィルター66Bを透過した光を第2撮像部64Bの固体撮像素子601(第2範囲601B)により受光することで、作業位置PBに位置するノズル40を撮像する。
以上に説明したように本実施形態の第1撮像システム67Aでは、作業位置PAに向けて第1波長の光を照射し、この光が作業位置PAを照らす照明用の光として機能する。そして、作業位置PAに照射された後に第1光学フィルター66Aを透過した光を第1光学系63Aの固体撮像素子601により受光することで、作業位置PAに位置するノズル40を撮像する。ここで、第1光学フィルター66Aは、第1波長の光の透過を許容する一方で第1波長と異なる波長の光の透過を制限する。こうして、第1波長の照明用の光とは異なる光が第1光学フィルター66Aを透過して固体撮像素子601に到達することが抑制されている。その結果、照明用の光とは異なる光がノズル40の撮像に及ぼす影響を抑えて、ノズル40の撮像を良好に行うことが可能となっている。さらに、第2撮像システム67Bにおいても同様に構成されており、ノズル40の撮像を良好に行うことが可能となっている。
ちなみに、上述のように第1撮像システム67Aとともに第2撮像システム67Bを備えた場合、それぞれの撮像システム67A、67Bが用いる照明用の光(第1波長の光、第2波長の光)が互いのノズル40の撮像に影響を及ぼすおそれがある。そこで、第2撮像システム67Bを第1撮像システム67Aと同様に構成することで、第2撮像システム67Bにおいて第2波長の照明用の光とは異なる光が第2光学フィルター66Bを透過して固体撮像素子601に到達することを抑制している。しかも、第1撮像システム67Aの第1光学フィルター66Aは、第2撮像システム67Bで照明に用いる第2波長の光の透過を制限し、第2撮像システム67Bの第2光学フィルター66Bは、第1撮像システム67Aで照明に用いる第1波長の光の透過を制限する。したがって、第1および第2撮像システム67A、67Bのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響が抑えられており、第1および第2撮像システム67A、67Bのそれぞれにおいてノズル40の撮像を良好に行うことが可能となっている。
また、上記のように第1および第2撮像システム67A、67Bを配置してノズル40のシルエット画像を撮像する場合、第1撮像システム67Aの第1撮像部64Aが配置される実装ヘッド4の一方側から、第2撮像システム67Bの第2照明65Bが実装ヘッド4に向けて光を照射する。そのため、第2撮像システム67Bの第2照明65Bから照射されて実装ヘッド4で反射された光が第1撮像システム67Aの第1撮像部64Aに入射し、第1撮像システム67Aのノズル40の撮像に影響を及ぼすおそれがある。同様に、第1撮像システム67Aの第1照明65Aから照射されて実装ヘッド4で反射された光が第2撮像システム67Bの第2撮像部64Bに入射し、第2撮像システム67Bのノズル40の撮像に影響を及ぼすおそれがある。これに対して、第1および第2撮像システム67A、67Bのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響が抑えられているため、第1および第2撮像システム67A、67Bのそれぞれにおいてノズル40のシルエット画像を良好に撮像することが可能となっている。
また、各撮像システム67A、67Bが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響が抑えられている利点を次のように活かすこともできる。つまり、撮像制御部140は、第1撮像システム67Aによる作業位置PAに位置するノズル40の撮像と、第2撮像システム67Bによる作業位置PBに位置するノズル40の撮像とを同時に実行しても良い。これによって、ノズル40の撮像を効率的に実行できる。しかも、各撮像システム67A、67Bが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響が抑えられているため、各撮像システム67A、67Bの撮像を同時に行っても、良好にノズル40の撮像を行うことができる。
特に上記の実装ヘッド4はロータリーヘッドであり、対を構成する2個のノズル40が所定の配置関係を満たして、それぞれ作業位置PAと作業位置PBとに同時に位置することが可能である。これによって、ロータリーヘッド4が保持する複数のノズル40の撮像を効率的に行うことが可能となっている。
この際、撮像制御部140は、作業位置PA、PBのそれぞれで部品の吸着を実行した後のノズル40、40を各撮像システム67A、67Bにより同時に撮像しても良い。かかる構成では、2個のノズル40の部品の吸着状態を効率的に撮像することができる。
また、第1撮像システム67Aが照明に用いる光は青色の波長であり、第2撮像システム67Bが照明に用いる光は赤色の波長である。かかる構成では、各撮像システム67A、67Bが照明に用いる光の波長の差(青色と赤色との波長の差)が大きいため、第1光学フィルター66Aは、第2撮像システム67Bで用いられる光の透過を効果的に制限できるとともに、第2光学フィルター66Bは第1撮像システム67Aで用いられる光の透過を効果的に制限できる。したがって、各撮像システム67A、67Bが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響をより確実に抑えることができる。
このように本実施形態では、部品実装機1が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、実装ヘッド4が本発明の「実装ヘッド」の一例に相当し、撮像制御部140が本発明の「制御部」の一例に相当し、部品供給部28が本発明の「部品供給部」の一例に相当する。
また、第1撮像システム67Aが本発明の「第1撮像システム」の一例に相当し、作業位置PAが本発明の「第1撮像位置」の一例に相当し、第1照明65Aが本発明の「第1照明」の一例に相当し、第1光学フィルター66Aが本発明の「第1フィルター」の一例に相当し、第1撮像部64Aが本発明の「第1撮像部」の一例に相当し、固体撮像素子601の第1範囲601Aが本発明の「第1撮像素子」の一例に相当する。
また、第2撮像システム67Bが本発明の「第2撮像システム」の一例に相当し、作業位置PBが本発明の「第2撮像位置」の一例に相当し、第2照明65Bが本発明の「第2照明」の一例に相当し、第2光学フィルター66Bが本発明の「第2フィルター」の一例に相当し、第2撮像部64Bが本発明の「第2撮像部」の一例に相当し、固体撮像素子601の第2範囲601Bが本発明の「第2撮像素子」の一例に相当する。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。したがって、例えば本発明における「第1波長」および「第2波長」のそれぞれを上述の青色の波長および赤色の波長から変更しても構わない。すなわち、第1・第2照明65A、65Bが照射する光の波長、および第1・第2光学フィルター66A、66Bが透過する光の波長を適宜変更することができる。
また、各撮像システム67A、67Bによるノズル40の撮像タイミングを上記の例以外に適宜設定しても構わない。特に本実施形態では、第1および第2撮像システム67A、67Bのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズル40の撮像に及ぼす影響が抑えられている。したがって、第2撮像システム67Bで照明用の光が照らされるタイミングを特に考慮することなく、第1撮像システム67Aは撮像対象のノズル40の状態に応じた適切なタイミングでノズル40を撮像すれば良い。具体的には、第2撮像システム67Bの撮像を待つことなく、第1撮像システム67Aは、作業位置PAのノズル40が上昇位置Zuまで上昇すると直ちにノズル40の撮像を行えば良い。また、第2撮像システム67Bにおいても同様に適当なタイミングでノズル40を撮像すれば良い。こうして、本実施形態では、第1・第2撮像システム67A、67Bそれぞれにおける撮像タイミングの制御の簡素化を図ることが可能となっている。
また、第1・第2光学フィルター66A、66Bを設ける位置も上記の位置に限られず、適宜変更可能である。したがって、例えば第1・第2光学フィルター66A、66Bをそれぞれ、第1・窓62A、62Bに嵌め込むように設けても良い。
また、第1・第2照明65A、65Bを設ける位置も上記の位置に限られない。さらに、光拡散部材5を設ける必要も必ずしも無く、第1・第2照明65A、65Bを直接作業位置PA、PBのノズル40に照射しても良い。
また、ノズル40が部品を吸着・実装する位置と、ノズル40の撮像を行う位置とが一致していた。しかしながら、これらの位置は別々でも構わない。
また、上記実施形態の部品実装機1は、2つの撮像システム67A、67Bを具備していた。しかしながら、部品実装機1は、単一の第1撮像システム67Aを具備するものであっても良い。
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明では例えば、第1波長と異なる第2波長の光を第1撮像位置と異なる第2撮像位置に向けて照射する第2照明、第2波長の光の透過を許容する一方で第2波長と異なる波長の光の透過を制限する第2フィルター、および第2撮像位置に対向して第2撮像位置から入射してきた光を第2撮像素子により受光する第2撮像部を有する第2撮像システムをさらに備え、実装ヘッドは、第2撮像位置にノズルを位置決め可能であり、第2撮像システムは、第2照明から第2撮像位置へ照射された後に第2フィルターを透過した光を第2撮像部の第2撮像素子により受光することで、第2撮像位置に位置するノズルを撮像し、第1フィルターは第2波長の光の透過を制限し、第2フィルターは第1波長の光の透過を制限するように、部品実装機を構成しても良い。
このように第1撮像システムとともに第2撮像システムを備えた場合、それぞれの撮像システムが用いる照明用の光(第1波長の光、第2波長の光)が互いのノズルの撮像に影響を及ぼすおそれがある。そこで、第2撮像システムを上記の第1撮像システムと同様に構成することで、第2撮像システムにおいて第2波長の照明用の光とは異なる光が第2フィルターを透過して第2撮像素子に到達することを抑制している。しかも、第1撮像システムの第1フィルターは、第2撮像システムで照明に用いる第2波長の光の透過を制限し、第2撮像システムの第2フィルターは、第1撮像システムで照明に用いる第1波長の光の透過を制限する。したがって、第1および第2撮像システムのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズルの撮像に及ぼす影響が抑えられており、第1および第2撮像システムのそれぞれにおいてノズルの撮像を良好に行うことが可能となっている。
また、第1撮像部は実装ヘッドの一方側に配置されて、実装ヘッドの一方側の側面に対して設けられた第1撮像位置に対向し、第2撮像部は実装ヘッドの一方側の逆の他方側に配置されて、実装ヘッドの他方側の側面に対して設けられた第2撮像位置に対向し、第1照明は実装ヘッドの他方側から第1撮像位置に向けて光を照射し、第2照明は実装ヘッドの一方側から第2撮像位置に向けて光を照射するように、部品実装機を構成しても良い。
かかる構成では、第1撮像部は実装ヘッドの一方側に配置されて、実装ヘッドの一方側の側面に対して設けられた第1撮像位置に対向する。また、第1照明は実装ヘッドの他方側から第1撮像位置に光を照射する。したがって、第1撮像システムは、第1撮像位置のノズルの背面から第1照明が照射した光を第1撮像部で撮像して、ノズルのシルエット画像を取得する。同様に、第2撮像システムは、第2撮像位置のノズルの背面から第2照明が照射した光を第2撮像部で撮像して、ノズルのシルエット画像を取得する。
このように第1および第2撮像システムを配置した場合、第1撮像システムの第1撮像部が配置される実装ヘッドの一方側から、第2撮像システムの第2照明が実装ヘッドに向けて光を照射する。そのため、第2撮像システムの第2照明から照射されて実装ヘッドで反射された光が第1撮像システムの第1撮像部に入射し、第1撮像システムのノズルの撮像に影響を及ぼすおそれがある。同様に、第1撮像システムの第1照明から照射されて実装ヘッドで反射された光が第2撮像システムの第2撮像部に入射し、第2撮像システムのノズルの撮像に影響を及ぼすおそれがある。これに対して、第1および第2撮像システムのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズルの撮像に及ぼす影響が抑えられているため、第1および第2撮像システムのそれぞれにおいてノズルのシルエット画像を良好に撮像することが可能となっている。
また、第1および第2撮像システムのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズルの撮像に及ぼす影響が抑えられている利点を次のように活かすこともできる。すなわち、第1撮像システムおよび第2撮像システムを制御する制御部をさらに備え、実装ヘッドでは、一方が第1撮像位置に位置すると同時に他方が第2撮像位置に位置できる配置関係を満たすように2個のノズルが配置され、制御部は、第1撮像システムによる第1撮像位置に位置するノズルの撮像と、第2撮像システムによる第2撮像位置に位置するノズルの撮像とを同時に実行するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、第1撮像システムによる第1撮像位置に位置するノズルの撮像と、第2撮像システムによる第2撮像位置に位置するノズルの撮像とを同時に実行するため、ノズルの撮像を効率的に実行できる。しかも、各撮像システムが用いる照明用の光が互いのノズルの撮像に及ぼす影響が抑えられているため、各撮像システムの撮像を同時に行っても、良好にノズルの撮像を行うことができる。
さらに、実装ヘッドは、所定の回転軸を中心とする円周軌道に沿ってノズルを回転可能なロータリーヘッドであり、回転軸を中心として180度の角度を空けて円周軌道上に配置された2個のノズルの対をN対(Nは1以上の整数)設けることで2×N個のノズルを円周軌道に沿って配列し、第1撮像位置と第2撮像位置とは、回転軸を中心として180度の間隔を空けて円周軌道に対して設けられ、対を構成する2個のノズルが上記配置関係を満たして、それぞれ第1撮像位置と第2撮像位置とに同時に位置することが可能であるように、部品実装機を構成しても良い。これによって、ロータリーヘッドが保持する複数のノズルの撮像を効率的に行える。
また、部品を供給する部品供給部をさらに備え、実装ヘッドは部品供給部により供給された部品の吸着を、上記配置関係を満たす2個のノズルにより実行し、制御部は、部品の吸着を実行して第1撮像位置と第2撮像位置とにそれぞれ位置する2個のノズルを同時に撮像するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、2個のノズルの部品の吸着状態を効率的に撮像することができる。
また、第1波長は青色の波長であり、第2波長は赤色の波長であるように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、第1波長と第2波長との差(青色と赤色との波長の差)が大きいため、第1フィルターは第2波長の透過を効果的に制限できるとともに、第2フィルターは第1波長の透過を効果的に制限できる。したがって、第1および第2撮像システムのそれぞれが用いる照明用の光が互いのノズルの撮像に及ぼす影響をより確実に抑えることができる。
1…部品実装機
28…部品供給部
4…実装ヘッド
6…撮像ユニット
60…カメラ
601…固体撮像素子
601A…(固体撮像素子の)第1範囲
601B…(固体撮像素子の)第2範囲
64A…第1撮像部
64B…第2撮像部
65A…第1照明
65B…第2照明
66A…第1光学フィルター
66B…第2光学フィルター
67A…第1撮像システム
67B…第2撮像システム
PA…作業位置
PB…作業位置
140…撮像制御部

Claims (7)

  1. 第1波長の光を第1撮像位置に向けて照射する第1照明、前記第1波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長と異なる第2波長の光の透過を制限する第1フィルター、および前記第1撮像位置に対向して前記第1撮像位置から入射してきた光を第1撮像素子により受光する第1撮像部を有する第1撮像システムと、
    前記第2波長の光を前記第1撮像位置と異なる第2撮像位置に向けて照射する第2照明、前記第2波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長の光の透過を制限する第2フィルター、および前記第2撮像位置に対向して前記第2撮像位置から入射してきた光を第2撮像素子により受光する第2撮像部を有する第2撮像システムと、
    ノズルにより部品を保持可能であり、前記第1撮像位置に前記ノズルを位置決め可能であるとともに前記第2撮像位置に前記ノズルを位置決め可能な実装ヘッドと、
    前記第1撮像システムおよび前記第2撮像システムを制御する制御部と
    を備え、
    前記第1撮像部は前記実装ヘッドの一方側に配置されて、前記実装ヘッドの前記一方側の側面に対して設けられた前記第1撮像位置に対向し、
    前記第2撮像部は前記実装ヘッドの前記一方側の逆の他方側に配置されて、前記実装ヘッドの前記他方側の側面に対して設けられた前記第2撮像位置に対向し、
    前記第1照明は前記実装ヘッドの前記他方側から前記第1撮像位置に向けて光を照射し、前記第2照明は前記実装ヘッドの前記一方側から前記第2撮像位置に向けて光を照射し、
    前記第1撮像システムは、前記第1照明から前記第1撮像位置へ照射された後に前記第1フィルターを透過した光を前記第1撮像部の前記第1撮像素子により受光することで、前記第1撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、
    前記第2撮像システムは、前記第2照明から前記第2撮像位置へ照射された後に前記第2フィルターを透過した光を前記第2撮像部の前記第2撮像素子により受光することで、前記第2撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、
    前記実装ヘッドでは、一方が前記第1撮像位置に位置すると同時に他方が前記第2撮像位置に位置できる配置関係を満たすように2個の前記ノズルが配置され、
    前記制御部は、前記第1撮像システムによる前記第1撮像位置に位置する前記ノズルの撮像と、前記第2撮像システムによる前記第2撮像位置に位置する前記ノズルの撮像とを同時に実行する部品実装機。
  2. 前記実装ヘッドは、所定の回転軸を中心とする円周軌道に沿って前記ノズルを回転可能なロータリーヘッドであり、前記回転軸を中心として180度の角度を空けて前記円周軌道上に配置された2個の前記ノズルの対をN対(Nは1以上の整数)設けることで2×N個の前記ノズルを前記円周軌道に沿って配列し、
    前記第1撮像位置と前記第2撮像位置とは、前記回転軸を中心として180度の間隔を空けて前記円周軌道に対して設けられ、
    前記対を構成する前記2個のノズルが前記配置関係を満たして、それぞれ前記第1撮像位置と前記第2撮像位置とに同時に位置することが可能である請求項1に記載の部品実装機。
  3. 部品を供給する部品供給部をさらに備え、
    前記実装ヘッドは前記部品供給部により供給された部品の吸着を、前記配置関係を満たす前記2個のノズルにより実行し、
    前記制御部は、部品の吸着を実行して前記第1撮像位置と前記第2撮像位置とにそれぞれ位置する前記2個のノズルを同時に撮像する請求項1または2に記載の部品実装機。
  4. 前記第1波長は青色の波長であり、前記第2波長は赤色の波長である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の部品実装機。
  5. 実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを、前記実装ヘッドの一方側の側面に対して設けられた第1撮像位置および前記実装ヘッドの前記一方側の逆の他方側の側面に対して設けられた第2撮像位置に位置させる工程と、
    第1波長の光を前記実装ヘッドの前記他方側から前記第1撮像位置に向けて照射し、前記第1波長と異なる第2波長の光を前記一方側から前記第2撮像位置に向けて照射する工程と、
    前記第1撮像位置に照射された後に第1フィルターを通過した光を、前記実装ヘッドの前記一方側に配置されて前記第1撮像位置に対向する第1撮像部の第1撮像素子により受光することで前記第1撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、前記第2撮像位置に照射された後に第2フィルターを通過した光を、前記実装ヘッドの前記他方側に配置されて前記第2撮像位置に対向する第2撮像部の第2撮像素子により受光することで前記第2撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像する工程と
    を備え、
    前記第1フィルターは前記第1波長の光の透過を許容する一方で前記第2波長の光の透過を制限し、前記第2フィルターは前記第2波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長の光の透過を制限し、
    前記実装ヘッドでは、一方が前記第1撮像位置に位置すると同時に他方が前記第2撮像位置に位置できる配置関係を満たすように2個の前記ノズルが配置され、
    前記第1撮像位置に位置する前記ノズルの撮像と、前記第2撮像位置に位置する前記ノズルの撮像とを同時に実行するノズル撮像方法。
  6. 第1波長の光を第1撮像位置に向けて照射する第1照明、前記第1波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長と異なる第2波長の光の透過を制限する第1フィルター、および前記第1撮像位置に対向して前記第1撮像位置から入射してきた光を第1撮像素子により受光する第1撮像部を有する第1撮像システムと、
    前記第2波長の光を前記第1撮像位置と異なる第2撮像位置に向けて照射する第2照明、前記第2波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長の光の透過を制限する第2フィルター、および前記第2撮像位置に対向して前記第2撮像位置から入射してきた光を第2撮像素子により受光する第2撮像部を有する第2撮像システムと、
    ノズルにより部品を保持可能であり、前記第1撮像位置に前記ノズルを位置決め可能であるとともに前記第2撮像位置に前記ノズルを位置決め可能な実装ヘッドと、
    光拡散部材と
    を備え、
    前記第1撮像部は前記実装ヘッドの一方側に配置されて、前記実装ヘッドの前記一方側の側面に対して設けられた前記第1撮像位置に対向し、
    前記第2撮像部は前記実装ヘッドの前記一方側の逆の他方側に配置されて、前記実装ヘッドの前記他方側の側面に対して設けられた前記第2撮像位置に対向し、
    前記第1照明は前記実装ヘッドの前記他方側から前記第1撮像位置に向けて光を照射し、前記第2照明は前記実装ヘッドの前記一方側から前記第2撮像位置に向けて光を照射し、
    前記第1撮像システムは、前記第1照明から前記第1撮像位置へ照射された後に前記第1フィルターを透過した光を前記第1撮像部の前記第1撮像素子により受光することで、前記第1撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、
    前記第2撮像システムは、前記第2照明から前記第2撮像位置へ照射された後に前記第2フィルターを透過した光を前記第2撮像部の前記第2撮像素子により受光することで、前記第2撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、
    前記実装ヘッドでは、一方が前記第1撮像位置に位置すると同時に他方が前記第2撮像位置に位置できる配置関係を満たすように2個の前記ノズルが配置され、
    前記光拡散部材は、前記第1撮像位置に位置する前記ノズルと、前記第2撮像位置に位置する前記ノズルとの間に配置され、
    前記第1照明から射出された光は、前記光拡散部材で拡散された後に前記第1撮像位置に照射され、
    前記第2照明から射出された光は、前記光拡散部材で拡散された後に前記第2撮像位置に照射される部品実装機。
  7. 実装ヘッドが部品の保持に用いるノズルを、前記実装ヘッドの一方側の側面に対して設けられた第1撮像位置および前記実装ヘッドの前記一方側の逆の他方側の側面に対して設けられた第2撮像位置に位置させる工程と、
    第1照明が第1波長の光を前記実装ヘッドの前記他方側から前記第1撮像位置に向けて照射し、第2照明が前記第1波長と異なる第2波長の光を前記一方側から前記第2撮像位置に向けて照射する工程と、
    前記第1撮像位置に照射された後に第1フィルターを通過した光を、前記実装ヘッドの前記一方側に配置されて前記第1撮像位置に対向する第1撮像部の第1撮像素子により受光することで前記第1撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像し、前記第2撮像位置に照射された後に第2フィルターを通過した光を、前記実装ヘッドの前記他方側に配置されて前記第2撮像位置に対向する第2撮像部の第2撮像素子により受光することで前記第2撮像位置に位置する前記ノズルを水平方向から撮像する工程と
    を備え、
    前記第1フィルターは前記第1波長の光の透過を許容する一方で前記第2波長の光の透過を制限し、前記第2フィルターは前記第2波長の光の透過を許容する一方で前記第1波長の光の透過を制限し、
    前記実装ヘッドでは、一方が前記第1撮像位置に位置すると同時に他方が前記第2撮像位置に位置できる配置関係を満たすように2個の前記ノズルが配置され、
    光拡散部材が、前記第1撮像位置に位置する前記ノズルと、前記第2撮像位置に位置する前記ノズルとの間に配置され、
    前記第1照明から射出された光は、前記光拡散部材で拡散された後に前記第1撮像位置に照射され、
    前記第2照明から射出された光は、前記光拡散部材で拡散された後に前記第2撮像位置に照射されるノズル撮像方法。
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