JP6591307B2 - 部品実装装置 - Google Patents

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本発明は、基板に対して電子部品の実装を行う部品実装装置であって、前記基板に付設された認識マークを撮像する機能を備えた部品実装装置に関する。
部品実装装置は、基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルを複数本有し、部品供給部と基板が搬入される実装作業部との間を移動するヘッドユニットを備える。このヘッドユニットには、前記基板の表面に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラが搭載される。例えば、基板認識カメラが撮像した認識マークを含む基板の画像に基づき、該認識マークを基準として各部品の基板上における実装位置座標が求められる。基板認識カメラによる撮像に際しては、認識マークに向けて照明光が照射される。認識マークの画像上での識別性を高めるため、前記照明光として、カメラ光軸に沿って照射される同軸照明光と、光軸に対して傾いた方向から照射される斜光照明光とを使用することが知られている(例えば特許文献1参照)。
前記ヘッドユニットには、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラが搭載されることがある。スキャンカメラは、ヘッドユニットの下方側に、該ヘッドユニットに対し吸着ノズルの配列方向に移動可能に配置される。吸着ノズルによる部品の吸着後、スキャンカメラは各ノズルの下方位置を移動しつつ、吸着された部品の下面を撮像する。得られた画像に認識処理が施され、吸着ノズルによる部品の吸着状態が確認される。この確認結果に基づき、吸着不良の部品の排除又は実装位置補正等が行われる。
特開2005−172562号公報
ヘッドユニットにスキャンカメラが搭載される場合、基板認識カメラは、ノズル配列方向に移動するスキャンカメラとの干渉を避けるため、該スキャンカメラの上方に配置されることになる。これにより、基板と基板認識カメラとの距離が遠くなり、認識マークに対して良好な照明光を照射することが難しくなる。ヘッドユニットに搭載される関係上、基板認識カメラを含むユニットのサイズは大きくできないので、とりわけカメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光照明光を照射することが困難となる。このため、照明光を照射しても認識マークが十分に光輝せず、当該認識マークの画像上での識別性が低下する場合があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、ヘッドユニットに基板認識カメラ及びスキャンカメラが搭載されている場合であっても、基板上の認識マークに対して良好に照明光を照射することが可能な部品実装装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る部品実装装置は、基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルが複数本配列されたヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに固定的に搭載され、基板を照明するための基板照明部を有し、前記基板に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラユニットと、前記ヘッドユニットに対し、前記吸着ノズルの配列方向に移動可能に搭載され、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラユニットと、前記基板認識カメラユニット及び前記スキャンカメラユニットの動作を制御する制御部と、を備え、前記スキャンカメラユニットは、前記吸着ノズルに吸着された部品に対して照明光を照射する第1照明部と、前記基板の前記認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第2照明部と、前記第1照明部及び前記第2照明部を保持し、前記吸着ノズルの下方において前記配列方向に移動する移動フレームと、を含む部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、前記移動フレームは、光線を上下方向に通過させる開口部を有し、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うと共に、前記開口部が前記基板認識カメラユニットの撮像光軸を通過させる位置に配置された状態で、前記第2照明部を発光させる第1制御と、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合わない状態で、前記基板照明部を発光させる第2制御とを、選択的に切り替えて実行させることが可能である。
この部品実装装置によれば、部品が実装される基板に近い位置にあるスキャンカメラユニットの移動フレームに、前記基板の認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第2照明部が保持されている。つまり、認識マークに対して照明光を照射する照明部を、該認識マークに近い位置に配置することができる。従って、基板認識カメラユニットから照射可能な照明光とは異なる角度で認識マークに照明光を照射することが可能となる。とりわけ、カメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光を認識マークに照射し易くなり、認識マークの画像上での識別性を高めることができる。
上記の部品実装装置において、前記移動フレームは、前記吸着ノズルと対向する上面と、前記基板と対向する下面とを備え、前記第1照明部は前記移動フレームの前記上面の側に配置され、前記第2照明部は前記移動フレームの前記下面の側に配置されていることが望ましい。
この部品実装装置によれば、スキャンカメラユニットの、基板と対向する下面に第2照明部が配置される。このため、スキャンカメラユニットにおいて本来は利用されない移動フレームの下面を有効活用して第2照明部を配置できると共に、前記下面は基板との対向面であるため第2照明部の組み付け構造を簡素化することができる。
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、前記認識マークの撮像時に、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うものであって、前記移動フレームは、前記基板認識カメラユニットの撮像光軸が通過する位置に、光線を上下方向に通過させる開口部を有していることが望ましい。
この部品実装装置によれば、基板認識カメラユニットとスキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合う状態にあっても、開口部を通して、認識マークの光像を基板認識カメラユニットに導入させることができる。従って、両ユニットと搭載することによるヘッドユニットの投影面積の増大を抑制しつつ、基板認識カメラユニットによる撮像動作を阻害しないようにすることができる。
上記の部品実装装置において、前記第2照明部は、前記開口部の周囲に環状に配置された複数の発光体を含むことが望ましい。
この部品実装装置によれば、認識マークの外周部の全周から、斜光を満遍なく当該認識マークに対して照射させることができる。従って、認識マークを良好に光輝させることができる。
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットの撮像動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記第2照明部を発光させる制御を行うことが望ましい。
この部品実装装置によれば、認識マークの撮像時に第2照明部が利用されるので、基板認識カメラユニットへの照明部の搭載を省くことができる。従って、基板認識カメラユニットの構造の簡素化を図ることができ、装置のコストダウンが可能となる。
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記認識マークに対して撮像光軸に沿って照明光を照射する同軸照明部を有し、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記同軸照明部及び前記第2照明部を発光させる制御を行うことが望ましい。
この部品実装装置によれば、同軸照明部による同軸照明光と第2照明部による斜光照明光とによって、多様な光線角度で認識マークを照明することができ、良好な照明状態を得ることができる。また、基板認識カメラユニットにおいて、斜光照明部の搭載を省くことができる。
本発明によれば、ヘッドユニットに基板認識カメラ及びスキャンカメラが搭載されている場合であっても、基板上の認識マークに対して良好に照明光を照射することが可能な部品実装装置を提供することができる。
本発明の部品実装装置の一実施形態に係る表面実装機の概略構成を示す平面図である。 表面実装機のヘッドユニット部分の概略構成を示す側面図である。 スキャンカメラユニットの構成を示す概略断面図である。 スキャンカメラユニットの移動フレームの上面図である。 スキャンカメラユニットの移動フレームの下面図である。 スキャンカメラユニットの撮像状況を示す模式的な断面図である。 基板認識カメラユニットの撮像状況を示す模式的な断面図である。 表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。 カメラ制御部による各照明部の制御態様を示す表形式の図である。 表面実装機の変形例を模式的に示す図である。 表面実装機の他の変形例を模式的に示す図である。
[表面実装機の全体構造]
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の部品実装装置の一実施形態に係る表面実装機1の概略構成を示す平面図、図2は、表面実装機1のヘッドユニット4部分の概略構成を示す側面図である。表面実装機1は、各種の電子部品を基板Pに実装する装置である。図1及び図2、並びに後出の他の図において、XYZの方向表示が付されている。以下の説明において、X方向を左右方向(基板Pの移動方向である)、Y方向を前後方向、Z方向を上下方向という場合がある。
表面実装機1は、基台10と、この基台10上に配置された基板搬送部2、部品供給部3及びヘッドユニット4と、ヘッドユニット4に搭載された基板認識カメラユニット5及びスキャンカメラユニット6とを備えている。基板搬送部2は、電子部品32(図3、図6参照)が実装される基板Pを搬送する。部品供給部3は、実装される電子部品32を供給する。ヘッドユニット4は、部品供給部3から電子部品32を取り出し、これを基板Pに実装する。
基板搬送部2は、基台10上において、基板Pを左右方向へ搬送する一対のコンベア21、22を有している。コンベア21、22は、基板Pを図1の右側から表面実装機1の機内に搬入し、所定の作業位置(図1に示す基板Pの位置)まで左方へ搬送して一旦停止させる。この作業位置において、電子部品32が基板Pに実装される。前記作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Pをバックアップピンにより支持する基板支持装置(図示省略)が配置されている。実装作業後、コンベア21、22は基板Pを左方へ搬送し、表面実装機1の左側から機外へ搬出する。
部品供給部3は、基板搬送部2の前後方向両側に配置されている。各部品供給部3は、左右方向に配列された複数のテープフィーダ31を備えている。各テープフィーダ31は、集積回路(IC)、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔で収容、保持したテープが巻回されたリールを保持している。テープフィーダ31は、前記リールからテープを間欠的に繰り出し、フィーダ先端の部品供給位置に電子部品を供給する。
ヘッドユニット4は、基台10の上空にXY方向に移動可能に配置され、前記部品供給位置においてテープフィーダ31から電子部品を取り出し、前記作業位置において前記電子部品を基板Pの所定位置に実装する。基台10の上方には、X方向に延びる支持ビーム23が立設されている。ヘッドユニット4は、支持ビーム23に固定されたX軸固定レール24に移動可能に支持されている。また、支持ビーム23は、両端部がY方向に延びるY軸固定レール25に支持され、このY軸固定レール25に沿ってY方向に移動可能である。X軸固定レール24に対して、X軸サーボモータ26及びボールねじ軸27が配置され、Y軸固定レール25に対して、Y軸サーボモータ28及びボールねじ軸29が配置されている。ヘッドユニット4は、X軸サーボモータ26によるボールねじ軸27の回転駆動によってX方向に移動し、Y軸サーボモータ28によるボールねじ軸29の回転駆動によってY方向に移動する。
ヘッドユニット4には、部品を保持して搬送するための複数のヘッド41が搭載されている。本実施形態では、合計6本のヘッド41がX方向に一列に配置されている例を示している。各ヘッド41は、Z方向(上下方向)に延びる駆動シャフトと、該駆動シャフトの下端に取り付けられ電子部品を吸着する吸着ノズル42とを含む。吸着ノズル42は、前記駆動シャフトの内部通路及び切換弁(図略)等を介して負圧発生装置(図略)に接続されている。部品吸着時には、前記負圧発生装置から吸着ノズル42の先端に負圧吸引力が与えられ、これにより電子部品の吸着が可能とされている。なお、部品実装時には前記負圧吸引力は解消され、吸着ノズル42に吸着された電子部品がリリースされる。
各ヘッド41は、ヘッドユニット4に対して昇降及びノズル中心軸(R軸)回りの回転が可能とされている。ヘッド41の前記昇降及び回転のため、ヘッドユニット4は昇降駆動機構及び回転駆動機構を備える。前記昇降駆動機構は、電子部品の吸着若しくは実装を行う際の下降位置と、電子部品の搬送や撮像を行う際の上昇位置との間で、ヘッド41を昇降させる。前記回転駆動機構は、ヘッド41を必要に応じて回転させるための機構であり、部品実装時に電子部品をR軸方向に回転させて当該電子部品の姿勢を調整する。これらの駆動機構は、サーボモータと所定の動力伝達機構とで構成されている。
基板認識カメラユニット5は、ヘッドユニット4の左右両側に固定的に搭載され、コンベア21、22により表面実装機1の前記作業位置に搬入された基板Pの表面(上面)に付設されている各種マークを撮像する。図1では、前記マークの一例として、矩形の基板Pの対角線上に付設された一対のフィデューシャルマークFM(認識マーク)を示している。フィデューシャルマークFMは、搬入された基板Pの前記作業位置の原点座標に対する位置ズレ量を検知するためのマークである。
位置ズレ検知作業では、基板認識カメラユニット5が一対のフィデューシャルマークFMを撮像可能なよう、ヘッドユニット4がXY方向に駆動される。撮像により得られた画像データ上でフィデューシャルマークFMの位置が特定され、原点座標に対する位置ズレ量が求められる。この位置ズレ量は、部品実装時に参照され、位置ズレが生じないように電子部品が基板Pに実装される。
スキャンカメラユニット6は、ヘッドユニット4に対してX方向(吸着ノズル42の配列方向)に移動可能に、当該ヘッドユニット4の下端付近に搭載され、吸着ノズル42に吸着された電子部品32(図3)を撮像する。スキャンカメラユニット6は、吸着ノズル42による電子部品32の吸着状態を画像認識するためのユニットである。スキャンカメラユニット6は、ヘッドユニット4が吸着ノズル42に吸着された電子部品32を前記部品供給位置から前記作業位置まで搬送している間に、所定の撮像動作を行う。
この撮像動作では、スキャンカメラユニット6は、ヘッドユニット4に付設されたX方向に延びるボールねじ軸61に沿ってX方向に移動しながら、吸着ノズル42に吸着された電子部品32を下面側から撮像する。撮像により得られた画像データ上で、電子部品32のR軸方向の回転ズレ量が検知される。この回転ズレ量も部品実装時に参照され、ヘッド41を回転ズレ量に応じて回転させることで、回転ズレが生じないように電子部品32が基板Pに実装される。
[スキャンカメラユニットの詳細構造]
以上の通り、本実施形態の表面実装機1においては、基板認識カメラユニット5及びスキャンカメラユニット6がヘッドユニット4に搭載され、スキャンカメラユニット6はヘッドユニット4の下面側においてX方向に移動する構成を備える。このため、基板認識カメラユニット5は、スキャンカメラユニット6との干渉を避けるため、スキャンカメラユニット6よりも上方に配置する必要がある。このことは、コンベア21、22上の基板Pと基板認識カメラユニット5との距離が遠くなり、フィデューシャルマークFMに対して良好な照明光を照射することを困難にする。カメラ光軸に沿って照射される同軸照明光はともかく、カメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光照明光をフィデューシャルマークFMへ照射することが困難となる。このため、基板認識カメラユニット5が具備する照明部によって照明光を照射してもフィデューシャルマークFMが十分に光輝せず、当該マークFMの画像上での識別性が低下する問題が生じ得る。
図3は、スキャンカメラユニット6の構成を示す概略断面図である。上記の問題の解消のため本実施形態では、基板Pにより近い位置で対向できるスキャンカメラユニット6に、基板認識カメラユニット5のための照明部を搭載させている。以下、スキャンカメラユニット6の具体的構成について説明する。スキャンカメラユニット6は、移動フレーム60、第1照明部64、第2照明部65及びスキャンカメラ66を備えている。
移動フレーム60は、上述のボールねじ軸61に沿ってX方向に移動する部材であり、ベースブロック62と対向部63とを含む。ベースブロック62は、ヘッドユニット4の後側面に沿う上方部分と、ヘッドユニット4の下面よりも下方に突出する下方部分を備え、前記上方部分に、ボールねじ軸61に螺合するナット部材621を具備している。ボールねじ軸61の正転又は逆転によって、移動フレーム60はX方向に移動する。
対向部63は、ベースブロック62の下端から前方に水平に延び出し、ヘッドユニット4の下方に位置している。対向部63は、移動フレーム60において、第1照明部64及び第2照明部65を保持し、吸着ノズル42の下方においてX方向(吸着ノズル42の配列方向)に移動する部分となる。対向部63は、吸着ノズル42と対向する上面63Aと、前記作業位置に搬入された基板Pと対向する下面63Bとを備える。さらに対向部63は、上面63Aに凹設された円筒状の凹部631と、凹部631の底面から下面63Bへ上下方向に貫通する貫通孔632(開口部)とを備えている。凹部631にはプリズム67が配置されている。
図4は、移動フレーム60(対向部63)の上面図、図5は、その下面図である。対向部63の上面63Aの側には、第1照明部64が配置されている。第1照明部64は、吸着ノズル42に吸着された電子部品32に対して照明光を照射する。第1照明部64は、凹部631の円形開口縁の周囲に環状に配列された複数の発光体64Lを含む。発光体64Lとしては、例えば白色光を発する白色LEDが用いられる。各発光体64Lは、吸着ノズル42の下端を指向するように、傾斜して上面63Aに取り付けられている。従って、発光体64Lの環状配列体の軸心上空に電子部品32が位置したとき、当該電子部品32は全周囲から斜光照明光を照射することができる。プリズム67は、電子部品32からの反射光をスキャンカメラ66に導くために配置されている。
第2照明部65は、対向部63の下面63Bの側に配置されている。第2照明部65は、基板PのフィデューシャルマークFMの認識のため当該マークFMに対して斜光を含む照明光を照射する。スキャンカメラユニット6の本来的な機能において、第2照明部65は無用な照明部である。しかし、下面63Bは、前記作業位置に搬入された基板Pと近い距離で対向する面であり、フィデューシャルマークFMに対する照明部の配置には適していると言える。このため、基板認識カメラユニット5用の照明部として、第2照明部65が下面63Bに配置されている。
第2照明部65は、貫通孔632の周囲に環状に配列された複数の発光体65Lを含む。発光体65Lとしては、白色光を発する白色LEDを用いることができる。各発光体65Lは、前記作業位置に搬入された基板Pの一点(フィデューシャルマークFM)を指向するように、傾斜して下面63Bに取り付けられている。
貫通孔632は、基板認識カメラユニット5の撮像光軸の通路を確保するための開口である。すなわち、基板認識カメラユニット5は、スキャンカメラユニット6の上方に配置され、フィデューシャルマークFMの撮像時に、基板認識カメラユニット5とスキャンカメラユニット6とが上下方向に重なり合う。このため、基板認識カメラユニット5と基板Pとの間には移動フレーム60(対向部63)が介在する状態となる。貫通孔632は、このような状態において、光線を上下方向に通過させるために設けられたもので、基板認識カメラユニット5の撮像光軸が通過する位置に穿孔されている。
貫通孔632は、第1照明部64が有する発光体64Lの環状配列体の軸心に対して所定距離だけ偏心した位置に設けられている。これにより、基板認識カメラユニット5の撮像光軸と、凹部631へ配置されるプリズム67との干渉が回避されている。貫通孔632は、単なる空隙としても良いが、ガラスや透明樹脂などの透光性の部材を充填乃至は嵌め込んでも良い。或いは、光学パワーを有するレンズや、光線を拡散する拡散板などを貫通孔632に組み込むようにしても良い。
スキャンカメラ66は、移動フレーム60の適所に組み付けられ、第1照明部64による照明下において、吸着ノズル42に吸着された電子部品32の下面の画像を撮像する。スキャンカメラ66は、CCD撮像素子等からなる画素がライン配列されたラインセンサ661と、図略の集光レンズとを備えている。
[各カメラユニットによる撮像状況]
図6は、スキャンカメラユニット6による電子部品32の撮像状況を示す模式的な断面図である。この撮像は、全ての吸着ノズル42への電子部品32の吸着動作が完了し、これら電子部品32を基板Pが存在する作業位置へ搬送するタイミングで実行される。第1照明部64の各発光体64Lが点灯され、照明光L1が電子部品32に向けて照射される。プリズム67は、吸着ノズル42の鉛直下方に位置している。照明光L1の、電子部品32からの反射光R1は下方へ向かい、プリズム67によって水平方向(ここではY方向)に反射される。反射光R1はスキャンカメラ66内に入射し、前記集光レンズで集光されることによって、ラインセンサ661の受光面に電子部品32の反射光像が作られる。移動フレーム60がヘッドユニット4の一端から他端まで移動(スキャン)することで、6本の吸着ノズル42に吸着された各電子部品32の画像がスキャンカメラ66によって取得される。
図7は、基板認識カメラユニット5によるフィデューシャルマークFMの撮像状況を示す模式的な断面図である。この撮像は、基板Pがコンベア21、22によって所定の作業位置に搬入されたタイミング(基板Pの位置座標ズレを認識するタイミング)で実行される。この撮像の際、スキャンカメラユニット6は、2つの基板認識カメラユニット5のうち、使用される基板認識カメラユニット5の下方へ移動される。つまり、ボールねじ軸61によって、最も左側又は右側までスキャンカメラユニット6が移動され、基板認識カメラユニット5とスキャンカメラユニット6とが上下に重なる状態とされる。勿論、貫通孔632と基板認識カメラユニット5の撮像光軸とが位置合わせされるよう、移動フレーム60の停止位置が選定される。
基板認識カメラユニット5は、基板認識カメラ51、基板照明部52、及び図略の集光レンズを備え、光線の入射部が鉛直下方を向くようにヘッドユニット4に取り付けられている。基板認識カメラ51は、CCD撮像素子等からなるエリアセンサ511を備え、フィデューシャルマークFMを含む基板Pの上面の二次元画像を撮像する。基板照明部52は、基板認識カメラユニット5に本来的に備えられている照明部であり、基板Pを照明するための光源を含む。本実施形態では、基板照明部52は第2照明部65よりも基板Pに対して遠い位置に存在するため、第2照明部65を優先的に使用する。但し、基板照明部52の照明光で十分に光輝させることができるフィデューシャルマークFMの場合は、基板照明部52を利用しても良い。
撮像タイミングにおいて、第2照明部65の各発光体65Lが点灯され、照明光L2が基板P上のフィデューシャルマークFMに向けて照射される。照明光L2は、撮像光軸(基板Pの法線)に対して所定の傾きを持った斜光である。照明光L2の傾きは、発光体65Lの下面63Bに対する取り付け角度及び取り付け位置、或いは下面63Bと基板Pとの間の間隔によって調整することができる。
照明光L2の、フィデューシャルマークFMからの反射光R2は鉛直上方へ向かい、貫通孔632を通過して基板認識カメラ51内に入射する。そして、反射光R2が前記集光レンズで集光されることによって、エリアセンサ511の受光面にフィデューシャルマークFMの反射光像が作られる。これにより、フィデューシャルマークFMの画像が基板認識カメラ51によって取得される。
[表面実装機の電気的構成]
図8は、表面実装機1の電気的構成を示すブロック図である。制御部7は、表面実装機1に装備されているCPU(中央演算処理装置)又は表面実装機1に外付けされたパーソナルコンピュータ等からなり、所定のプログラムが実行されることによって、カメラ制御部71、軸制御部72及び画像処理部73を機能的に具備する。
カメラ制御部71(制御部)は、基板認識カメラユニット5及びスキャンカメラユニット6の動作を制御する。具体的にはカメラ制御部71は、基板認識カメラ51及びスキャンカメラ66の撮像動作の開始及び停止のタイミング制御、露光調整等を行う。また、カメラ制御部71は、基板認識カメラ51、スキャンカメラ66に各々撮像動作を行わせる際、適時に基板照明部52、第1照明部64及び第2照明部65を発光させて電子部品32又は基板P(フィデューシャルマークFM)に照明光を照射させる。
軸制御部72は、表面実装機1に備えられている各種のモータ類の駆動を制御する。具体的には軸制御部72は、X軸サーボモータ26及びY軸サーボモータ28を駆動して、ヘッドユニット4のX方向及びY方向の移動を制御する。ヘッドユニット4には、カメラ軸サーボモータ43及びヘッド駆動部44が装備されている。カメラ軸サーボモータ43は、スキャンカメラユニット6をボールねじ軸61に沿ってX方向に移動させる駆動力を発生させるモータである。ヘッド駆動部44は、ヘッド41の昇降及びR軸回りの回転のための駆動力を発生させるモータである。軸制御部72は、カメラ軸サーボモータ43を駆動して、スキャンカメラユニット6による電子部品32のスキャン動作を制御する。また、軸制御部72は、ヘッド駆動部44を駆動して、ヘッド41の昇降及び回転動作を制御する。
画像処理部73は、基板認識カメラ51及びスキャンカメラ66により取得された画像データに対して所定の画像処理を行う。具体的には画像処理部73は、基板認識カメラ51が取得した画像データに対してエッジ抽出処理等を適用して、フィデューシャルマークFMの位置を認識する処理を行う。また、画像処理部73は、スキャンカメラ66が取得した画像データに対してエッジ抽出処理等を適用して、吸着ノズル42に吸着された電子部品32の姿勢を認識する処理を行う。
図9は、カメラ制御部71による各照明部52、64、65の制御態様を示す表形式の図である。カメラ制御部71は、スキャンカメラ66を動作させる際、図9において○印で示すように第1照明部64を点灯(発光)させる。この際、軸制御部72は、カメラ軸サーボモータ43を駆動して、スキャンカメラユニット6をヘッドユニット4の一端から他端までX方向に移動させる。スキャンカメラ66は、X方向に移動しつつ第1照明部64による照明下で、6本の吸着ノズル42に各々吸着された電子部品32の画像を、その下面側から撮像する。
一方、カメラ制御部71は、基板認識カメラ51を動作させる際、スキャンカメラユニット6が備える第2照明部65を点灯させる。この際に軸制御部72は、カメラ軸サーボモータ43を駆動して、スキャンカメラユニット6と基板認識カメラユニット5とが上下方向に重なり、且つ、貫通孔632と基板認識カメラ51の撮像光軸とが位置合わせされるように、スキャンカメラユニット6を移動させる。また、軸制御部72は、X軸サーボモータ26及びY軸サーボモータ28を駆動して、第2照明部65の照明光がフィデューシャルマークFMに照射されるような基板Pの上空位置へ、ヘッドユニット4を移動させる。基板認識カメラ51は、第2照明部65による照明下で、フィデューシャルマークFMの画像を、その上面側から撮像する。
カメラ制御部71は、フィデューシャルマークFMの撮像時、特別なケースを除いて、基板照明部52を発光させない。特別なケースは、例えば、基板照明部52の照明光で十分に光輝させることができるフィデューシャルマークFMの場合であって、スキャンカメラユニット6を撮像に用いる基板認識カメラユニット5の真下まで移動させるのを待つと、時間を浪費するようなケースである。カメラ制御部71は、このような特別なケースでは、第2照明部65に代えて基板照明部52を点灯させる。なお、前記特別なケースが想定されない場合は、基板認識カメラユニット5に対する基板照明部52の装備を省くようにしても良い。
[作用効果の説明]
本実施形態に係る表面実装機1によれば、次のような作用効果を奏する。表面実装機1は、電子部品32が実装される基板Pに対して基板認識カメラユニット5よりも近い位置に存在するスキャンカメラユニット6の移動フレーム60に、基板PのフィデューシャルマークFMに対して斜光を含む照明光を照射する第2照明部65が保持された構造を有する。つまり、スキャンカメラユニット6の上に基板認識カメラユニット5が配置される構成を備えながら、フィデューシャルマークFMに対して照明光を照射する照明部を、該フィデューシャルマークFMに近い位置に配置することができる。
従って、基板認識カメラユニット5(基板照明部52)から照射可能な照明光とは異なる角度で、フィデューシャルマークFM乃至は他の認識マークに照明光L2を照射することが可能となる。とりわけ、基板認識カメラ51のカメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光をフィデューシャルマークFMに照射し易くなり、フィデューシャルマークFMの画像上での識別性を高めることができる。なお、基板照明部52を大型化することで大きな傾きを持った斜光を照射することは可能であるが、本実施形態によれば、そのような装置の大型化を回避することができる。
移動フレーム60は、吸着ノズル42と対向する上面63Aと、基板Pと対向する下面63Bとを備え、第1照明部64は上面63Aの側に、第2照明部65は下面63Bの側に配置されている。つまり、スキャンカメラユニット6の、基板Pと対向する下面に、基板Pへ照明光を照射する第2照明部65が配置される。このため、スキャンカメラユニット6において本来は利用されない移動フレーム60の下面63Bを有効活用して、第2照明部65を配置することができる。また、下面63Bは基板Pとの対向面であるため、第2照明部65の組み付け構造を簡素化することができる。
表面実装機1は、基板P上のフィデューシャルマークFM(或いは他の認識マーク)の撮像時に、基板認識カメラユニット5とスキャンカメラユニット6との干渉を回避するため、前者が後者の上に重なり合う。そして、移動フレーム60は、基板認識カメラ51の撮像光軸が通過する位置に、光線を上下方向に通過させる貫通孔632を有している。このため、両者が上下に重なっていても、貫通孔632を通して、フィデューシャルマークFMの光像を基板認識カメラ51に入射させることができる。従って、基板認識カメラユニット5とスキャンカメラユニット6との干渉、並びに両ユニットを搭載することによるヘッドユニット4の投影面積の増大を抑制しつつ、基板認識カメラユニット5による撮像動作を阻害しないようにすることができる。
第2照明部65は、貫通孔632の周囲に環状に配置された複数の発光体65Lを含む。従って、フィデューシャルマークFMの外周部の全周から、斜光を満遍なく当該フィデューシャルマークFMに対して照射させることができる。従って、フィデューシャルマークFMを良好に光輝させ、立体像としてキャプチャーし易くすることができる。
制御部7は、フィデューシャルマークFMの撮像時に、基板認識カメラユニット5の基板照明部52ではなく、スキャンカメラユニット6の第2照明部65を発光させる制御を行う。このため、基板認識カメラユニット5への照明部の搭載を省くことが可能となる。従って、基板認識カメラユニット5の構造の簡素化を図ることができ、装置のコストダウンを図り得る。
[変形例の説明]
図10は、表面実装機1の変形例を模式的に示す図である。この変形例では、第2照明部65と基板認識カメラユニット5Aの照明部とを併用して、フィデューシャルマークFMの照明を行う例を示す。基板認識カメラユニット5Aは、基板認識カメラ51と基板照明部52Aとを含む。スキャンカメラユニット6の構成は、上記で説明した実施形態と同様であって、移動フレーム60、第1照明部64及び第2照明部65を含む。
基板照明部52Aは、フィデューシャルマークFMに対して撮像光軸に沿って照明光を照射する同軸照明部53と、光線を90°偏向させるハーフミラー54とを有する。同軸照明部53は、ベース基板に対して上下方向に配列された複数の発光体53Lを備え、撮像光軸の側方に配置されている。ハーフミラー54は、撮像光軸上に配置され、発光体53Lが発する照明光L3を下方へ反射すると共に、下方から上方へ向かう反射光R3を通過させる。なお、基板照明部52Aは、同軸照明部53に加えて斜光照明部を具備していても良いが、本変形例ではこれを使用しない。
この変形例において制御部7(図8)は、フィデューシャルマークFMの撮像時に、基板認識カメラユニット5Aの同軸照明部53及びスキャンカメラユニット6の第2照明部65を発光させる制御を行う。第2照明部65が発する照明光L2は、撮像光軸に対して所定の角度を持った斜光照明光として、直接フィデューシャルマークFMに照射される。同軸照明部53が発する斜光の照明光L3は、ハーフミラー54で反射されて撮像光軸上を進み、移動フレーム60の貫通孔632を通過して鉛直方向から同軸照明光として、フィデューシャルマークFMに照射される。これら照明光L2、L3のフィデューシャルマークFMからの反射光R3は、貫通孔632及びハーフミラー54を通過して、基板認識カメラ51のエリアセンサ511に入射する。
変形例に係る表面実装機1によれば、同軸照明部53による同軸照明光L3と第2照明部65による斜光照明光L2とによって、多様な光線角度でフィデューシャルマークFMを照明することができ、良好な照明状態を得ることができる。従って、フィデューシャルマークFMを一層光輝させ易くなる。また、基板認識カメラユニット5において、基板照明部52Aへの斜光照明部の搭載を省くことができる。
図11は、表面実装機1の他の変形例を模式的に示す図である。上記実施形態では、基板認識カメラユニット5とスキャンカメラユニット6とが上下方向に重なり合い、貫通孔632で基板認識カメラ51の撮像光軸を確保する例を示した。この変形例では、両ユニット5、6が上下方向に重なり合わず、貫通孔632も不要な例を示す。
他の変形例に係る表面実装機1は、上記実施形態と同様な基板認識カメラユニット5と、上記実施形態とは異なる構成を有するスキャンカメラユニット6Aとを備える。スキャンカメラユニット6Aは、移動フレーム60の対向部63の上面63Aに第1照明部64を、下面63Bに第2照明部65Aを各々備える。なお、対向部63には貫通孔632が設けられていない。第1照明部64は、吸着ノズル42に吸着された電子部品32の照明用であって、上記実施形態と同じ構成である。第2照明部65Aは、基板P上のフィデューシャルマークFM(或いは他の認識マーク)の照明用であって、発光体65Lを有している。
発光体65Lは、対向部63のX方向端部(右端部)に、右斜め下方向に照明光L4を発するように取り付けられている。つまり、照明光L4は、基板認識カメラユニット5の撮像光軸に対して所定角度だけ傾斜した斜光照明光である。なお、図11では、ヘッドユニット4の右側面に取り付けられた基板認識カメラユニット5に対応する第2照明部65Aを示している。ヘッドユニット4の左側面にも基板認識カメラユニット5が取り付けられている場合は、対向部63の左端部にも、同様に発光体65Lを取り付けるようにしても良い。
この変形例において制御部7の軸制御部72(図8)は、フィデューシャルマークFMの撮像時にカメラ軸サーボモータ43を制御して、図11に示すように、スキャンカメラユニット6を基板認識カメラユニット5の撮像光軸の側方に位置するよう停止させる。そそして、カメラ制御部71は、第2照明部65Aを発光させる制御を行う。第2照明部65Aが発する照明光L4は、撮像光軸に対して所定の角度を持った斜光照明光として、フィデューシャルマークFMに照射される。照明光L4のフィデューシャルマークFMからの反射光R4は、基板認識カメラ51に入射する。
この変形例によれば、スキャンカメラユニット6Aを基板認識カメラユニット5の真下まで移動させる必要がなく、撮像動作の時間短縮を図り得る。また、貫通孔632が不要であるので、移動フレーム60の加工コストを低減できる。なお、対向部63の側面に、同軸照明部とハーフミラーとをさらに設け、当該同軸照明部による照明光と、前記照明光L4とでフィデューシャルマークFMを照明するようにしても良い。
以上説明した通り、本実施形態に係る表面実装機1(部品実装装置)によれば、ヘッドユニット4に基板認識カメラユニット5及びスキャンカメラユニット6が搭載されている場合であっても、基板P上の認識マーク(フィデューシャルマークFM)に対して良好に照明光を照射することができる。従って、撮像画像上において認識マークの識別性を高めることができ、表面実装機1に搬入された基板Pの位置座標を的確に認識することができる。
P 基板P
FM フィデューシャルマーク(認識マーク)
1 表面実装機(部品実装装置)
2 基板搬送部
3 部品供給部
4 ヘッドユニット
41 ヘッド
42 吸着ノズル
5 基板認識カメラユニット
51 基板認識カメラ
52 基板照明部
53 同軸照明部
6 スキャンカメラユニット
60 移動フレーム
63 対向部
63A 上面
63B 下面
632 貫通孔(開口部)
64 第1照明部
65 第2照明部
65L 発光体
66 スキャンカメラ
7 制御部
71 カメラ制御部(制御部)

Claims (3)

  1. 基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルが複数本配列されたヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットに固定的に搭載され、基板を照明するための基板照明部を有し、前記基板に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラユニットと、
    前記ヘッドユニットに対し、前記吸着ノズルの配列方向に移動可能に搭載され、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラユニットと、
    前記基板認識カメラユニット及び前記スキャンカメラユニットの動作を制御する制御部と、を備え、
    前記スキャンカメラユニットは、
    前記吸着ノズルに吸着された部品に対して照明光を照射する第1照明部と、
    前記基板の前記認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第2照明部と、
    前記第1照明部及び前記第2照明部を保持し、前記吸着ノズルの下方において前記配列方向に移動する移動フレームと、を含む部品実装装置において、
    前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、
    前記移動フレームは、光線を上下方向に通過させる開口部を有し、
    前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、
    前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うと共に、前記開口部が前記基板認識カメラユニットの撮像光軸を通過させる位置に配置された状態で、前記第2照明部を発光させる第1制御と、
    前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合わない状態で、前記基板照明部を発光させる第2制御とを、選択的に切り替えて実行させることが可能である、部品実装装置。
  2. 請求項1に記載の部品実装装置において、
    前記移動フレームは、前記吸着ノズルと対向する上面と、前記基板と対向する下面とを備え、
    前記第1照明部は前記移動フレームの前記上面の側に配置され、前記第2照明部は前記移動フレームの前記下面の側に配置されている、部品実装装置。
  3. 請求項1に記載の部品実装装置において、
    前記第2照明部は、前記開口部の周囲に環状に配置された複数の発光体を含む、部品実装装置。
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