JP7026115B2

JP7026115B2 - 部品実装機

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Description

本明細書は、カメラで撮像する撮像対象を照明するＬＥＤ照明装置の照明光量を所定の階調数で段階的に調整する機能を備えた部品実装機に関する技術を開示したものである。

一般に、部品実装機に搭載されるカメラ用のＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ素子を用いて構成され、各ＬＥＤ素子の発光光量が各ＬＥＤ素子に流す電流値にほぼ比例して増減する特性を利用して、各ＬＥＤ素子に流す電流値をＬＥＤドライバ（ＬＥＤ駆動回路）で調整して各ＬＥＤ素子の発光光量を調整することで、撮像対象を照明する照明光量を調整するようにしている。

また、部品実装機の制御装置（コンピュータ）によってＬＥＤ照明装置の照明光量をデジタル信号で調整するために、ＬＥＤドライバによるＬＥＤ素子の電流値の調整は、例えば６４階調、１２８階調といった段階的な調整となっている。この場合、階調数が多くなるほど、１階調当たりの電流値の調整幅（光量の調整幅）が細かくなって、撮像対象や撮像環境等に応じて照明光量を細かく調整できる利点があるが、その反面、ＬＥＤドライバは高階調になるほど、高価になってコストアップにつながる欠点がある。

また、特許文献１（特開２００３－１７４２９２号公報）に記載されたＬＥＤ照明装置は、照明光量を段階的に調整する階調数を増やすために、合計ｎ個のＬＥＤ素子からなるグループについて、ＬＥＤ素子毎に個別にｍ段階の光量調整を行うことで、当該グループ全体としてｎ×ｍ段階（階調）の照明光量の調整を行うことができるようになっている。

特開２００３－１７４２９２号公報

しかし、上記特許文献１のように、ＬＥＤ素子毎に個別に光量調整を行うには、ＬＥＤ素子毎にＬＥＤドライバを１つずつ設ける必要がある。この構成では、ＬＥＤ素子の数と同数のＬＥＤドライバが必要となり、やはりコストアップにつながる欠点がある。

また、撮像対象を照明する照明光量を増加させる場合、ＬＥＤ素子の数を増加させるか、ＬＥＤ素子を高輝度品（高出力品）に変更する必要がある。しかし、ＬＥＤ素子の数を増加させると、ＬＥＤ素子を実装する実装面積も大きくする必要があり、ＬＥＤ照明装置が大型化する欠点がある。また、部品実装機に搭載するカメラ（特に吸着ノズルに吸着した部品を側方から撮像するカメラ）の周辺には、ＬＥＤ照明装置を設けるスペースが狭いため、ＬＥＤ照明装置の大型化が困難な場合もある。

一方、ＬＥＤ素子を高輝度品に変更した場合、ＬＥＤドライバで調整する１階調当たりの電流値の調整幅（光量の調整幅）が粗くなって、撮像対象を照明する照明光量を細かく調整できないという欠点がある。

要するに、部品実装機に搭載する既存のＬＥＤ照明装置では、低コスト化と小型化の要求を満たしつつ照明光量の増加と調整幅の細分化に同時に対応できるものは存在しなかった。

上記課題を解決するために、部品実装機に搭載したカメラで撮像する撮像対象を照明するＬＥＤ照明装置と、前記ＬＥＤ照明装置の照明光量を所定の階調数で段階的に調整する照明光量調整装置とを備えた部品実装機において、前記ＬＥＤ照明装置は、輝度が異なる２種類のＬＥＤ素子を用いて構成され、前記照明光量調整装置は、前記２種類のＬＥＤ素子のうちの輝度が高い方のＬＥＤ素子である高輝度ＬＥＤ素子に所定の電流を流して所定レベルの照明光量を確保しつつ、輝度が低い方のＬＥＤ素子である低輝度ＬＥＤ素子に流す電流の電流値又はパルス幅を所定の階調数で段階的に調整して当該低輝度ＬＥＤ素子の発光光量を所定の階調数で段階的に調整することで、前記撮像対象の撮像に必要な照明光量を確保しつつ、前記所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で段階的に調整する、部品実装機であって、前記撮像対象は、吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品であり、前記カメラは、前記吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品を側方から撮像するものであり、回転型の実装ヘッドにその円周方向に所定間隔で複数本の吸着ノズルが保持され、前記カメラは、前記実装ヘッドの回転位置の１箇所又は複数箇所で前記複数本の吸着ノズルのうちの部品吸着・実装動作のために下降する吸着ノズルの両隣に位置する２本の吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品をそれぞれ側方から撮像するための光学系ユニットを備え、前記ＬＥＤ照明装置は、前記実装ヘッドの回転位置の１箇所又は複数箇所で前記部品吸着・実装動作のために下降する吸着ノズルの両隣に位置する２本の吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品をそれぞれ側方から照明するように複数の照明光出力エリアが設けられ、その照明光出力エリア毎にそれぞれ前記２種類のＬＥＤ素子が、中央側に前記低輝度ＬＥＤ素子が複数個配置され、その両側に前記高輝度ＬＥＤ素子が少なくとも１個ずつ配置されるように設けられ、前記照明光量調整装置は、前記照明光出力エリア毎に個別に所定の階調数の光量調整を行うように構成されていることを特徴とするものである。

一般に、撮像対象の撮像に適した照明光量は、撮像対象の種類やカメラの性能等によって異なるが、いずれの場合でも、撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル以下の領域では、照明光量をいくら細かく調整できても意味がなく、光量調整を行う必要がない。

そこで、ＬＥＤ照明装置を、高輝度ＬＥＤ素子と低輝度ＬＥＤ素子を用いて構成し、高輝度ＬＥＤ素子に所定の電流を流して所定レベルの照明光量（例えば撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれより少しだけ低い光量レベル）を確保しつつ、低輝度ＬＥＤ素子に流す電流を所定の階調数で段階的に調整することで、撮像対象の撮像に必要な照明光量を確保しつつ、前記所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で調整するものである。このようにすれば、光量調整が必要な領域である所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で調整できるため、光量調整が必要な領域で照明光量を細かく調整できる。しかも、高輝度ＬＥＤ素子を用いることで、ＬＥＤ素子の数を増やさずに、照明光量を容易に増加させることができ、小型化の要求を満たしつつ照明光量の増加にも対応することができる。

図１は一実施例の部品実装機の主要部の構成を示す斜視図である。図２は回転型の実装ヘッドユニットの構成を説明する斜視図である。図３はＬＥＤ照明装置と吸着ノズルと光学系ユニットと側面撮像用カメラの位置関係を説明する平面図である。図４はＬＥＤ照明装置の低輝度ＬＥＤ素子と高輝度ＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ基板の展開図である。図５は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。図６はＬＥＤ照明装置と照明光量調整装置の電気的構成を示すブロック図である。図７はＬＥＤ照明装置の照明光量と調光可能な階調との関係を説明する図である。

以下、一実施例を説明する。

まず、図１に基づいて部品実装機１０の構成を概略的に説明する。
部品実装機１０のベース台１１上には、回路基板１２を搬送するコンベア１３が設けられている（以下、このコンベア１３による回路基板１２の搬送方向をＸ方向とし、その直角方向をＹ方向とする）。また、ベース台１１上のコンベア１３の側方には、テープフィーダやトレイフィーダ等の部品供給装置１４が設置され、この部品供給装置１４によって回路基板１２に実装する部品が供給される。

この部品実装機１０には、回転型の実装ヘッドユニット１５を水平方向（ＸＹ方向）に移動させるヘッド移動装置１６が設けられている。このヘッド移動装置１６は、実装ヘッドユニット１５をＸ方向に移動させるＸ軸スライド機構１７と、実装ヘッドユニット１５をＹ方向に移動させるＹ軸スライド機構１８とから構成されている。このＹ軸スライド機構１８は、部品実装機１０の上部に２本のＹ軸ガイドレール２１がＹ方向に平行に延びるように固定され、そのＹ軸ガイドレール２１にスライド可能に支持されたＹ軸スライド２２を、Ｙ軸モータ（図示せず）を駆動源とするボールねじ装置（図示せず）等によってＹ方向に移動させる構成となっている。一方、Ｘ軸スライド機構１７は、上記Ｙ軸スライド２２に２本のＸ軸ガイドレール２３がＸ方向に平行に延びるように取り付けられ、そのＸ軸ガイドレール２３にＸ軸スライド２４がスライド可能に支持され、Ｘ軸モータを駆動源とするボールねじ装置（図示せず）等によってＸ軸スライド２４をＸ方向に移動させることで、そのＸ軸スライド２４に取り付けられた実装ヘッドユニット１５をＸ方向に移動させる構成となっている。

次に、図２に基づいて回転型の実装ヘッドユニット１５の構成を説明する。
実装ヘッドユニット１５内に設けられた回転ヘッド３１（実装ヘッド）には、その円周方向に所定間隔で複数のノズルホルダ３２が下降可能に支持され、各ノズルホルダ３２には、それぞれ部品供給装置１４から供給される部品を吸着する吸着ノズル３３が下向きに交換可能に保持されている。

回転ヘッド３１は、上下方向（Ｚ方向）に延びるＲ軸３４の下端に嵌着され、このＲ軸３４の上端には、Ｒ軸駆動機構３５のＲ軸ギア３６が嵌着されている。このＲ軸ギア３６には、Ｒ軸モータ３７の回転軸３８に固定されたギア３９が噛み合い、Ｒ軸モータ３７のギア３９の回転によりＲ軸ギア３６が回転して、回転ヘッド３１がＲ軸３４を中心にして回転することで、複数のノズルホルダ３２が複数の吸着ノズル３３と一体的に回転ヘッド３１の円周方向に旋回（公転）するようになっている。

Ｒ軸３４には、Ｑ軸駆動機構４０の上下２段のＱ軸ギア４１，４２が回転可能に挿通され、下段のＱ軸ギア４２には、各ノズルホルダ３２の上端に嵌着されたギア４３が噛み合っている。一方、上段のＱ軸ギア４１には、Ｑ軸モータ４４の回転軸４５に固定されたギア４６が噛み合い、Ｑ軸モータ４４のギア４６の回転によりＱ軸ギア４１，４２が一体的に回転して各ギア４３が回転して、各ノズルホルダ３２がそれぞれ各ノズルホルダ３２の軸心線の回りを回転（自転）することで、各ノズルホルダ３２に保持された各吸着ノズル３３に吸着した各部品の向き（角度）を修正するようになっている。

更に、回転ヘッド３１の直径方向の２箇所に、ノズルホルダ３２を個別に下降させるＺ軸駆動機構４８が設けられ、各Ｚ軸駆動機構４８により、ノズルホルダ３２の旋回軌道の直径方向の２箇所の停止位置で、各ノズルホルダ３２を個別に下降させるように構成されている。本実施例では、２箇所のＺ軸駆動機構４８の位置は、回転ヘッド３１の回転角度で、０°と１８０°の位置又は９０°と２７０°の位置である。ここで、０°と１８０°はＸ方向（基板搬送方向）とその反対方向であり、９０°と２７０°はＹ方向（基板搬送方向と直角な方向）とその反対方向である。

各Ｚ軸駆動機構４８は、それぞれアクチュエータとしてＺ軸モータ４９を用い、このＺ軸モータ４９により送りねじ５０を回転させてＺ軸スライド５１を上下方向に移動させることで、ノズルホルダ３２の上端に設けられた係合片５２に当該Ｚ軸スライド５１を係合させて当該ノズルホルダ３２を上下動させるようになっている。尚、Ｚ軸モータ４９としてリニアモータを用いてＺ軸スライド５１を上下方向に移動させるようにしても良い。或は、リニアモータに代えて、リニアソレノイド、エアーシリンダ等を用いても良い。

以上のように構成した実装ヘッドユニット１５には、吸着ノズル３３に吸着した部品の側面画像又は吸着ノズル３３の少なくとも下端部分の側面画像を撮像する側面撮像用カメラ５５（図３参照）が設けられている。また、実装ヘッドユニット１５が取り付けられたＸ軸スライド２４には、回路基板１２の基準位置マークを撮像するマーク撮像用カメラ５６（図１参照）が下向きに取り付けられ、ヘッド移動装置１６によって側面撮像用カメラ５５とマーク撮像用カメラ５６が実装ヘッドユニット１５と一緒にＸＹ方向に移動するようになっている。

その他、図１に示すように、部品実装機１０のベース台１１のうちの部品供給装置１４とコンベア１３とり間のスペースには、吸着ノズル３３に吸着した部品をその下方から撮像する部品撮像用カメラ５７と、実装ヘッドユニット１５のノズルホルダ３２に保持された吸着ノズル３３と交換する交換用の吸着ノズルを保管するノズルチェンジャ５８が設置されている。

側面撮像用カメラ５５、マーク撮像用カメラ５６及び部品撮像用カメラ５７には、それぞれ撮像対象を照明する照明装置が設けられている。以下、側面撮像用カメラ５５で撮像する撮像対象を照明するＬＥＤ照明装置６１の構成を図３及び図４に基づいて説明する。

ＬＥＤ照明装置６１は、輝度（発光光量）が異なる２種類のＬＥＤ素子６２，６３をＬＥＤ基板６４に実装して構成されている。以下、２種類のＬＥＤ素子６２，６３のうち、輝度が低い方のＬＥＤ素子６２を低輝度ＬＥＤ素子６２と呼び、輝度が高い方のＬＥＤ素子６３を高輝度ＬＥＤ素子６３と呼ぶ。本実施例では、図２に示すように、回転ヘッド３１の直径方向の２箇所に設けられた２つのＺ軸駆動機構４８により、吸着ノズル３３の旋回軌道の直径方向の２箇所の停止位置で、部品吸着・実装動作のために各吸着ノズル３３を個別に下降させる構成となっている。以下の説明では、一例として、図３に示すように、吸着ノズル３３の本数（ノズルホルダ３２の本数）を８本とし、吸着ノズル３３（ノズルホルダ３２）を４５°ピッチで配列して、回転ヘッド３１の回転角度で、０°と１８０°の位置を停止位置とする構成について説明するが、吸着ノズル３３（ノズルホルダ３２）の本数や停止位置は適宜変更しても良いことは言うまでもない。尚、図３に示す８本の吸着ノズル３３の旋回方向（回転ヘッド３１の回転方向）は、時計回り方向となっている。

回転ヘッド３１に保持された８本の吸着ノズル３３のうち、２箇所の停止位置（０°と１８０°）で部品吸着・実装動作のために下降する吸着ノズル３３（Ａ）の両隣に位置する２本の吸着ノズル３３（Ｂ，Ｃ）の少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品をそれぞれ撮像対象として、各撮像対象を側方から側面撮像用カメラ５５で撮像する。従って、撮像位置は、回転ヘッド３１の回転角度で、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の４箇所となり、撮像対象も４つとなる。つまり、部品吸着動作を行う位置（０°と１８０°）の１ピッチ前の３１５°と１３５°の位置で停止している吸着ノズル３３（Ｂ）の少なくとも下端部分の側面画像を側面撮像用カメラ５５で撮像して、画像処理により吸着ノズル３３（Ｂ）に部品が付着していないこと（部品の持ち帰りがない）ことを確認し、更に、部品吸着動作を行う位置（０°と１８０°）の１ピッチ後の４５°と２２５°の位置で停止している吸着ノズル３３（Ｃ）に吸着した部品の側面画像を側面撮像用カメラ５５で撮像して、画像処理により吸着ノズル３３（Ｃ）に吸着した部品の有無や部品吸着姿勢等を確認する。

これら４箇所の撮像対象の側面画像を１つの側面撮像用カメラ５５で撮像するために、光学系ユニット６６がＬＥＤ照明装置６１の周囲を取り囲むように設けられている。この光学系ユニット６６は、複数のミラー６７ａ，６７ｂ，６７ｃと複数のプリズム６８ａ，６８ｂを組み合わせて構成され、４箇所の撮像対象の側面画像をそれぞれミラー６７ａ→プリズム６８ａ→ミラー６７ｂ→ミラー６７ｃ→プリズム６８ｂの経路で反射又は屈折させて側面撮像用カメラ５５の受光面に結像させる。この際、側面撮像用カメラ５５の受光面には、４箇所の撮像対象の側面画像が重ならないように結像され、側面撮像用カメラ５５で撮像した１枚の画像に４箇所の撮像対象の側面画像が分離して写るようになっている。これにより、側面撮像用カメラ５５で撮像した１枚の画像によって４箇所の撮像対象の側面画像を同時に確認できるようになっている。

尚、光学系ユニット６６に、４箇所の撮像対象の側面画像を撮像する４つの光路を選択的に切り替える光路切替器（図示せず）等を設けて、４箇所の撮像対象の側面画像を光路切替えにより１箇所ずつ又は２箇所ずつ側面撮像用カメラ５５で撮像するようにしても良い。

一方、図３に示すように、低輝度ＬＥＤ素子６２と高輝度ＬＥＤ素子６３を実装したＬＥＤ基板６４は、例えば１枚のフレキシブルプリント基板により形成され、回転ヘッド３１に保持された８本の吸着ノズル３３の旋回軌道を取り囲むように８角リング状に屈曲されており、この８角リング状のＬＥＤ基板６４の周囲を取り囲むように光学系ユニット６６が設けられている。

本実施例では、図４に示すように、ＬＥＤ基板６４のＬＥＤ実装面は、上述した４箇所の撮像対象をそれぞれ側方から照明するように４つの照明光出力エリアＤ１～Ｄ４に区分され、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４毎にそれぞれ低輝度ＬＥＤ素子６２と高輝度ＬＥＤ素子６３が実装されている。各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４に実装された低輝度ＬＥＤ素子６２の個数は高輝度ＬＥＤ素子６３の個数よりも多く、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の中央側に低輝度ＬＥＤ素子６２が複数個配置され、その両側に高輝度ＬＥＤ素子６３が少なくとも１個ずつ配置されている。本実施例では、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４のＬＥＤ素子６２，６３の個数は、低輝度ＬＥＤ素子６２が８個、高輝度ＬＥＤ素子６３が２個となっている。ＬＥＤ基板６４の各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の上縁中央部には、各撮像対象の側面画像を光学系ユニット６６のミラー６７ａに導くための切欠部６９（図４参照）が形成されている。

以上のように構成したＬＥＤ照明装置６１の各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の照明光量は、図６に示す照明光量調整装置７１によって所定の階調数（例えば６４階調、１２８階調等）で段階的に調整される。この照明光量調整装置７１は、ＬＥＤドライバ７３（ＬＥＤ駆動回路）によって高輝度ＬＥＤ素子６３に所定の電流を流して所定レベルの照明光量を確保する第１調整部として機能すると共に、ＬＥＤドライバ７２（ＬＥＤ駆動回路）によって低輝度ＬＥＤ素子６２に所定の電流を流して所定レベルの照明光量を確保する第２調整部としても機能する。

各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の２個の高輝度ＬＥＤ素子６３は、１個又は複数個のＬＥＤドライバ７３で駆動され、各高輝度ＬＥＤ素子６３に所定の定電流を流して各撮像対象に対して各高輝度ＬＥＤ素子６３から所定レベルの照明光量を照射するようになっている。ここで、所定レベルの照明光量は、撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれよりも少しだけ低い光量レベルの照明光量であれば良い。

この高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動するＬＥＤドライバ７３は、高輝度ＬＥＤ素子６３に比較的大きな定電流を流す必要があるため、１個のＬＥＤドライバ７３だけでは出力電流値が不足する場合は、２個のＬＥＤドライバ７３で１個の高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動するようにしても良い。反対に、ＬＥＤドライバ７３の出力電流値に余裕がある場合は、２個の高輝度ＬＥＤ素子６３を配線パターン（図示せず）で直列に接続して１個のＬＥＤドライバ７３で駆動するようにしても良い。或は、全ての照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の高輝度ＬＥＤ素子６３を、１個の多ｃｈ出力型のＬＥＤドライバ７３で各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４毎に個別に駆動するようにしても良い。いずれの場合も、高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動するＬＥＤドライバ７３は、出力電流値を調整できないものを用いても良く、勿論、出力電流値を調整可能なものを用いても良いが、この場合でも、少なくとも低輝度ＬＥＤ素子６２と同様の階調数で調整する必要はなく、低階調の安価なＬＥＤドライバを用いれば良い。尚、図６の構成例は、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の２個の高輝度ＬＥＤ素子６３を、それぞれ別のＬＥＤドライバ７３で駆動する構成例を示している。

一方、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の８個の低輝度ＬＥＤ素子６２は、それぞれ２つ以上のグループ、例えば３つのグループに区分されている。本実施例では、低輝度ＬＥＤ素子６２が３個のグループが２つと、低輝度ＬＥＤ素子６２が２個のグループが１つに区分され、各グループの３個又は２個の低輝度ＬＥＤ素子６２を配線パターン（図示せず）で直列に接続して、１個又は複数個のＬＥＤドライバ７２で個別に駆動するようになっている。各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の低輝度ＬＥＤ素子６２の個数が多い場合は、その低輝度ＬＥＤ素子６２を４つ以上のグループに区分しても良い。また、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の全ての低輝度ＬＥＤ素子６２を１つのＬＥＤドライバ７２で駆動できる場合は、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の低輝度ＬＥＤ素子６２を２つ以上のグループに区分せずに全ての低輝度ＬＥＤ素子６２を１個のＬＥＤドライバ７２で駆動するようにしても良い。或は、全ての照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の低輝度ＬＥＤ素子６２を、１個の多ｃｈ出力型のＬＥＤドライバ７２で各グループ毎に個別に駆動するようにしても良い。尚、図６の構成例は、各グループの３個又は２個の低輝度ＬＥＤ素子６２を、それぞれ別のＬＥＤドライバ７２で駆動する構成例を示している。

この低輝度ＬＥＤ素子６２を駆動するＬＥＤドライバ７２は、低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流の電流値を所定の階調数（例えば６４階調、１２８階調等）で段階的に調整して当該低輝度ＬＥＤ素子６２の発光光量を所定の階調数で段階的に調整する。

ＬＥＤ照明装置６１の各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の照明光量を調整する照明光量調整装置７１は、部品実装機１０の制御装置７５と、この制御装置７５によって制御される２種類のＬＥＤドライバ７２，７３とによって構成され、電源回路部７６から供給される電流を各ＬＥＤドライバ７２，７３で所定の定電流に変換すると共に、低輝度ＬＥＤ素子６２を駆動するＬＥＤドライバ７２は、部品実装機１０の制御装置７５からの照明制御信号に基づいて低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流の電流値を所定の階調数で段階的に調整して当該低輝度ＬＥＤ素子６２の発光光量を所定の階調数で段階的に調整する。

部品実装機１０の制御装置７５は、１台又は複数台のコンピュータ（１個又は複数個のＣＰＵ）によって構成され、部品実装機１０の各機能（図５参照）の動作を制御すると共に、マーク撮像用カメラ５６、部品撮像用カメラ５７及び側面撮像用カメラ５５で撮像した画像を処理して各々の撮像対象を認識する画像処理装置としても機能する。具体的には、部品実装機の制御装置７５は、コンベア１３により所定の作業位置に搬入されてクランプされた回路基板１２の撮像対象である基準マークをその上方からマーク撮像用カメラ５６で撮像して基準マークを認識し、この基準マークの位置を基準にして回路基板１２の各部品実装位置を計測した後、実装ヘッドユニット１５を部品吸着位置→部品撮像位置→部品実装位置の経路で移動させて、部品供給装置１４から供給される部品を実装ヘッドユニット１５の吸着ノズル３３で吸着して当該部品を部品撮像用カメラ５７で撮像して、その撮像画像を処理して当該部品の吸着位置（Ｘ，Ｙ）と角度θを計測し、当該部品の吸着位置（Ｘ，Ｙ）や角度θのずれを補正して当該部品を回路基板１２に実装するという動作を制御する。

更に、部品実装機１０の制御装置７５は、部品吸着動作時と部品実装動作時に下降する吸着ノズル３３（Ａ）の両隣に位置する２本の吸着ノズル３３（Ｂ，Ｃ）の少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品を撮像対象とし、この撮像対象を側方からＬＥＤ照明装置６１で照明すると共に、その照明光量を照明光量調整装置７１のＬＥＤドライバ７２，７３によって調整した状態で、当該撮像対象の側面画像を側面撮像用カメラ５５で撮像し、その側面画像を処理して当該２本の吸着ノズル３３（Ｂ，Ｃ）に吸着した部品の有無等を確認する。

図７は、本実施例のＬＥＤ照明装置６１の照明光量と照明光量調整装置７１のＬＥＤドライバ７２，７３によって調整可能な階調との関係を例示した図である。図７の例では、第１階調～第４階調の範囲は高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動するＬＥＤドライバ７３で調整する領域であり、高輝度ＬＥＤ素子６３の照明光量を４段階（４階調）に調整可能となっている。図７の第４階調で高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動したときの高輝度ＬＥＤ素子６３の照明光量が撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれよりも少しだけ低い光量レベルの照明光量となるように設定されている。図７の第５階調～最大階調の範囲は、低輝度ＬＥＤ素子６２を駆動するＬＥＤドライバ７２で調整する領域であり、低輝度ＬＥＤ素子６２の照明光量を所定の階調数で細かく調整可能となっている。これにより、高輝度ＬＥＤ素子６３に所定の定電流を流して所定レベルの照明光量を確保しつつ、低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流の電流値を所定の階調数で段階的に調整して当該低輝度ＬＥＤ素子６２の発光光量を所定の階調数で段階的に調整することで、撮像対象の撮像に必要な照明光量を確保しつつ、前記所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で段階的に調整できるようにしている。

尚、図７の第４階調で高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動すると、高輝度ＬＥＤ素子６３の照明光量が撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベルを超える場合には、図７の第３階調～第１階調の中で高輝度ＬＥＤ素子６３の照明光量が撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれよりも少しだけ低い光量レベルの照明光量となる階調を選択してその階調で高輝度ＬＥＤ素子６３を駆動するようにすれば良い。

そこで、本実施例では、ＬＥＤ照明装置６１を、輝度が異なる２種類のＬＥＤ素子６２，６３を用いて構成し、高輝度ＬＥＤ素子６３に所定の定電流を流して所定レベルの照明光量（例えば撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれよりも少しだけ低い光量レベル）を確保しつつ、低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流を所定の階調数で段階的に調整することで、撮像対象の撮像に必要な照明光量を確保しつつ、前記所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で調整するようにしている。このようにすれば、光量調整が必要な領域である所定レベルを超える領域で照明光量を所定の階調数で調整できるため、光量調整が必要な領域で照明光量を細かく調整できて、撮像対象を最適な光量で照明できる。しかも、高輝度ＬＥＤ素子６３を用いることで、ＬＥＤ素子６２の数を増やさずに、照明光量を容易に増加させることができ、小型化の要求を満たしつつ照明光量の増加にも対応することができる。

更に、高輝度ＬＥＤ素子６３に流す定電流は調整する必要はなく（少なくとも低輝度ＬＥＤ素子６２と同様の階調数で調整する必要はなく）、また、低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流を調整するＬＥＤドライバ７３も高階調のＬＥＤドライバを用いて構成する必要がなく、しかも、複数の低輝度ＬＥＤ素子６２を少数のＬＥＤドライバ７２で駆動できて、回路構成が簡単であり、低コスト化の要求も満たすことができる。

また、本実施例では、各撮像対象に対向する各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の複数個の低輝度ＬＥＤ素子６２を２つ以上のグループに区分して、ＬＥＤドライバ７２で各グループの低輝度ＬＥＤ素子６２を各グループ毎に個別に駆動するようにしているため、各グループ毎に個別に低輝度ＬＥＤ素子６２に流す定電流の電流値を所定の階調数で段階的に調整することができる。これにより、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の低輝度ＬＥＤ素子６２の照明光量をより一層細かく調整することができる。

また、本実施例では、各撮像対象に対向する各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の中央側に低輝度ＬＥＤ素子６２を配置し、その両側に高輝度ＬＥＤ素子６３を配置しているため、各照明光出力エリアＤ１～Ｄ４の両側の高輝度ＬＥＤ素子６３の照明光によって各撮像対象をその両側斜め方向から均等に照明しながら中央側の低輝度ＬＥＤ素子６２の照明光によって各撮像対象を照明する照明光量を細かく調整でき、各撮像対象の撮像に好適な照明状態を作ることができる。

尚、本実施例では、４箇所の撮像対象を照明する４つの照明光出力エリアＤ１～Ｄ４を１枚のＬＥＤ基板６４（フレキシブルプリント基板）で一体に形成しているため、部品点数や組立工数を削減できる利点があるが、ＬＥＤ基板を４分割して、各ＬＥＤ基板に照明光出力エリアを１つずつ設けるようにしても良い。また、ＬＥＤ基板もフレキシブルプリント基板に限定されず、フレキシブルではないリジッドプリント基板で形成しても良いことは言うまでもない。

また、本実施例では、回転ヘッド３１の直径方向の２箇所に、ノズルホルダ３２を個別に下降させるＺ軸駆動機構４８を設けたが、例えば、回転ヘッド３１の周囲の４箇所（０°、９０°、１８０°、２７０°の位置）にそれぞれＺ軸駆動機構４８を設けた構成としても良く、勿論、１箇所のみにＺ軸駆動機構４８を設けた構成としても良く、Ｚ軸駆動機構４８の数や位置を適宜変更しても良い。

また、実装ヘッドユニット１５は、回転ヘッド３１を用いた構成のものに限定されず、回転しない実装ヘッドを用いた構成としても良い。

また、本実施例では、吸着ノズル３３に吸着した部品の側面画像を撮像する側面撮像用カメラ５５のＬＥＤ照明装置６１の照明光量を所定の階調数で段階的に調整する構成について説明したが、吸着ノズル３３に吸着した部品をその下方から撮像する部品撮像用カメラ５７のＬＥＤ照明装置や、回路基板１２の基準位置マークを撮像するマーク撮像用カメラ５６のＬＥＤ照明装置についても、側面撮像用カメラ５５のＬＥＤ照明装置６１と同様に、輝度が異なる２種類のＬＥＤ素子を用いて構成し、高輝度ＬＥＤ素子に所定の定電流を流して所定レベルの照明光量（例えば撮像対象の撮像に最低限必要な光量レベル又はそれよりも少しだけ低い光量レベル）を確保しつつ、低輝度ＬＥＤ素子に流す定電流の電流値を所定の階調数で段階的に調整するようにしても良い。

また、本実施例では、電流調光方式のＬＥＤドライバ７２で低輝度ＬＥＤ素子６２に流す電流の電流値を所定の階調数で段階的に調整することで低輝度ＬＥＤ素子６２の発光光量を所定の階調数で段階的に調整するようにしたが、ＰＷＭ調光方式のＬＥＤドライバで低輝度ＬＥＤ素子６２に流す電流のパルス幅をＰＷＭ制御により所定の階調数で段階的に調整することで低輝度ＬＥＤ素子６２の発光光量を所定の階調数で段階的に調整するようにしても良い。

その他、本発明は、本実施例に限定されず、例えば、低輝度ＬＥＤ素子６２と高輝度ＬＥＤ素子６３の配置や個数を変更したり、実装ヘッドユニット１５の構成や部品実装機１０の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装機、１２…回路基板、１３…コンベア、１４…部品供給装置、１５…実装ヘッドユニット、１６…ヘッド移動装置、３１…回転ヘッド、３２…ノズルホルダ、３３…吸着ノズル、３４…Ｒ軸、３５…Ｒ軸駆動機構、４０…Ｑ軸駆動機構、４８…Ｚ軸駆動機構、５５…側面撮像用カメラ、５６…マーク撮像用カメラ、５７…部品撮像用カメラ、６１…ＬＥＤ照明装置、６２…低輝度ＬＥＤ素子、６３…高輝度ＬＥＤ素子、６４…ＬＥＤ基板、６６…光学系ユニット、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ…ミラー、６８ａ，６８ｂ…プリズム、７１…照明光量調整装置、７２，７３…ＬＥＤドライバ、７５…制御装置

Claims

部品実装機において、
前記部品実装機に搭載したカメラで撮像する撮像対象を照明するＬＥＤ照明装置と、
前記ＬＥＤ照明装置の照明光量を所定の階調数で段階的に調整する照明光量調整装置と、
を備え、
前記ＬＥＤ照明装置は、輝度が異なる２種類のＬＥＤ素子を備え、
前記照明光量調整装置は、前記２種類のＬＥＤ素子のうちの輝度が高い方のＬＥＤ素子である高輝度ＬＥＤ素子に所定の電流を流して所定レベルの照明光量を確保する第１調整部と、前記２種類のＬＥＤ素子のうちの輝度が低い方のＬＥＤ素子である低輝度ＬＥＤ素子に所定の電流を流して所定レベルの照明光量を確保する第２調整部とを備える、部品実装機であって、
前記撮像対象は、吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品であり、
前記カメラは、前記吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品を側方から撮像するものであり、
回転型の実装ヘッドにその円周方向に所定間隔で複数本の吸着ノズルが保持され、
前記カメラは、前記実装ヘッドの回転位置の１箇所又は複数箇所で前記複数本の吸着ノズルのうちの部品吸着・実装動作のために下降する吸着ノズルの両隣に位置する２本の吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品をそれぞれ側方から撮像するための光学系ユニットを備え、
前記ＬＥＤ照明装置は、前記実装ヘッドの回転位置の１箇所又は複数箇所で前記部品吸着・実装動作のために下降する吸着ノズルの両隣に位置する２本の吸着ノズルの少なくとも下端部分又はそれに吸着した部品をそれぞれ側方から照明するように複数の照明光出力エリアが設けられ、その照明光出力エリア毎にそれぞれ前記２種類のＬＥＤ素子が、中央側に前記低輝度ＬＥＤ素子が複数個配置され、その両側に前記高輝度ＬＥＤ素子が少なくとも１個ずつ配置されるように設けられ、
前記照明光量調整装置は、前記照明光出力エリア毎に個別に所定の階調数の光量調整を行うように構成されている、部品実装機。
前記低輝度ＬＥＤ素子の個数が前記高輝度ＬＥＤ素子の個数よりも多い、請求項１に記載の部品実装機。
前記低輝度ＬＥＤ素子は、複数個設けられ、
前記照明光量調整装置は、前記複数個の低輝度ＬＥＤ素子を２つ以上のグループに区分して、そのグループ毎に個別に前記低輝度ＬＥＤ素子に流す電流の電流値又はパルス幅を所定の階調数で段階的に調整する、請求項１又は２に記載の部品実装機。
前記ＬＥＤ照明装置は、前記撮像対象に対向する照明光出力エリアの中央側に前記低輝度ＬＥＤ素子が複数個配置され、その両側に前記高輝度ＬＥＤ素子が少なくとも１個ずつ配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品実装機。
前記照明光量調整装置は、前記高輝度ＬＥＤ素子に流す電流の電流値又はパルス幅を段階的に調整可能に構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部品実装機。