WO2013153834A1 - 部品実装機 - Google Patents

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WO2013153834A1
WO2013153834A1 PCT/JP2013/051503 JP2013051503W WO2013153834A1 WO 2013153834 A1 WO2013153834 A1 WO 2013153834A1 JP 2013051503 W JP2013051503 W JP 2013051503W WO 2013153834 A1 WO2013153834 A1 WO 2013153834A1
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WO
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component
suction
imaging
component mounting
optical path
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/051503
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English (en)
French (fr)
Inventor
勇介 山蔭
朋治 吉野
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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Publication date
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Priority claimed from PCT/JP2012/069630 external-priority patent/WO2014020733A1/ja
Priority claimed from PCT/JP2012/080167 external-priority patent/WO2014080474A1/ja
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Priority to US14/388,096 priority patent/US20150049183A1/en
Priority to CN201380018438.6A priority patent/CN104206050B/zh
Priority to JP2014510063A priority patent/JP6008946B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting machine capable of simultaneously imaging an imaging reference unit provided in a component mounting head and a suction component sucked by a suction nozzle and detecting the position of the suction component with respect to the imaging reference unit.
  • the imaging reference unit provided in the component mounting head and the suction component are simultaneously imaged, and the position deviation and the angle deviation of the suction component are detected from the captured image.
  • the mounting position of the suction component is corrected based on the detection result of the positional deviation and the angular deviation.
  • the moving speed of the component mounting head is increased in order to shorten the tact time required for mounting the component.
  • the moving speed of the component mounting head is increased, the exposure time during imaging is shortened, so it is necessary to open the aperture of the camera and increase the amount of light received by the camera.
  • the aperture of the camera is opened, the depth of field of the camera becomes shallow, and it becomes difficult to focus on both the imaging reference portion and the suction component. The same applies to the case of simultaneously picking up suction parts having different thicknesses.
  • the position detection device described in Patent Document 1 includes a position marking device and an optical imaging device on the side of the mount head above the component attracted by the suction pipette, and a ground glass near the component. Then, the position marking device is projected onto the frosted glass via the optical imaging device, and the position marking device and the part are imaged.
  • the surface mounter according to the first invention described in Patent Document 2 includes a reference mark and a lens higher than the focal position of the camera, and the lens extends the focal position of the camera upward to the height of the reference mark. be able to.
  • a lens for focusing the camera on the reference mark is provided on the camera side, and when the reference mark passes above the camera, the lens is mounted.
  • An actuator that moves the lens within the imaging range of the camera and moves the lens out of the imaging range of the camera when the mounting component passes above the camera is provided.
  • the camera described in Patent Document 2 uses a CCD linear sensor as an imaging element, and can image mounting components and reference marks in a one-dimensional manner.
  • the lens is moved within the imaging range or outside the imaging range of the camera by the actuator, and the reference mark and the mounting component cannot be imaged simultaneously.
  • it is necessary to drive the actuator with the movement of the head unit including the reference mark, and the control becomes complicated.
  • the camera described in Patent Document 2 uses a CCD linear sensor as an imaging element, it cannot perform two-dimensional imaging.
  • a CCD linear sensor in a rotary head, a plurality of suction nozzles are rotatably held on a circumference concentric with the axis, and mounting components are suction-held by each suction nozzle.
  • the CCD linear sensor cannot simultaneously image the reference mark and a plurality of mounting components.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and when moving an image by moving the component mounting head, an optical system that simultaneously images the imaging reference portion and the suction component interferes with the suction component. It is an object of the present invention to provide a component mounter capable of preventing the component mounting and reducing the weight of the component mounting head.
  • the component mounting machine a component mounting head having a suction nozzle for sucking and mounting a component on a substrate, an imaging reference unit provided in the component mounting head, and a suction component sucked by the suction nozzle And a suction component position detection device that detects the position of the suction component relative to the imaging reference unit, wherein the suction component position detection device is a base side of the component mounting device.
  • An imaging unit having an imaging element and a lens, and a first refractive member that changes a focal position of a first optical path connecting the imaging element, the lens, and the imaging reference unit, wherein the first refractive member is Further, the imaging device, the lens, and the suction component are provided at a position lower than the focal position of the second optical path connecting the suction component and on the base side.
  • a component mounter is the component mounter according to the first aspect, wherein the suction component position detecting device includes a second refractive member that changes a focal position of the second optical path, and the second The refracting member is provided at a position lower than the focal position of the second optical path and on the base side.
  • the component mounter according to claim 3 is the component mounter according to claim 2, wherein the component mounting head holds the plurality of suction nozzles so as to be rotatable on a circumference concentric with the axis.
  • a plurality of second refracting members are concentrically arranged in accordance with the height of the suction component of the plurality of component mounting heads that are rotary heads having different diameters on the circumference.
  • the component mounter according to claim 4 is the component mounter according to any one of claims 1 to 3, wherein the suction component position detection device irradiates light to the imaging reference unit and the suction component.
  • a light source is provided, and the first refractive member is provided closer to the imaging unit than the light source.
  • the component mounter according to claim 5 is the component mounter according to any one of claims 1 to 4, wherein the suction component position detection device irradiates light to the imaging reference unit and the suction component.
  • the imaging unit includes a light source, and among the reflected light that is irradiated from the light source and reflected by the imaging reference unit and the suction component, light that is mainly parallel to the height direction of the component mounting machine reaches the imaging element.
  • the aperture is set to.
  • the suction component position detection device includes the first refractive member that changes the focal position of the first optical path connecting the imaging element, the lens, and the imaging reference unit. Therefore, it is possible to change the focal position of the first optical path with respect to the imaging reference unit arranged at a different height from the suction component, and it is possible to focus on both the imaging reference unit and the suction component.
  • the first refractive member is provided at a position lower than the focal position of the second optical path connecting the imaging element, the lens, and the suction component, the first refractive member is used when taking an image while moving the component mounting head. And suction parts do not interfere.
  • the suction component position detection device can be downsized. Further, since the first refractive member is provided on the base side of the component mounting machine, the configuration of the component mounting head can be simplified compared to the case where the first refractive member is provided on the component mounting head side. The component mounting head can be reduced in weight.
  • the suction component position detection device since the suction component position detection device includes the second refractive member that changes the focal position of the second optical path, the second optical path of the second optical path is adjusted according to the height of the suction component.
  • the focal position can be changed.
  • the second refractive member since the second refractive member is provided at a position lower than the focal position of the second optical path and on the base side, the same effect as described above can be obtained in the first refractive member.
  • the focal position of the second optical path can be set according to the height of the suction component of each component mounting head, and it is not necessary to replace the second refractive member every time the component mounting head is replaced. Man-hours can be reduced.
  • the first refractive member is provided on the imaging unit side with respect to the imaging reference unit and the light source that irradiates the suction component with light. Therefore, the light irradiated from the light source can be prevented from being directly guided to the first refractive member and reflected by the first refractive member. Therefore, it is possible to prevent the reflected image from adversely affecting the imaging of the imaging reference portion and the suction component.
  • the imaging unit picks up mainly light parallel to the height direction of the component mounting machine from the reflected light emitted from the light source and reflected by the imaging reference unit and the suction component.
  • the aperture is set to reach the element. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ghosts in the captured images of the imaging reference unit and the suction component, and it is possible to prevent erroneous recognition when the positions of the imaging reference unit and the suction component are recognized.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a component mounter.
  • the substrate transport direction is the horizontal direction (arrow X direction)
  • the direction orthogonal to the horizontal direction (arrow X direction) in the horizontal plane is the vertical direction (arrow Y direction).
  • the normal direction of a horizontal surface be a height direction (arrow Z direction).
  • the component mounter 1 includes a substrate transfer device 3, a component supply device 4, a component transfer device 5, a suction component position detection device 6, and a control device 7, which are assembled on a base 8.
  • the base 8 is mounted so as to be movable in the vertical direction (arrow Y direction) with respect to the system base 2.
  • the substrate transfer device 3 carries the substrate in and out of the mounting position.
  • the board transfer device 3 is disposed in the vicinity of the center in the vertical direction (arrow Y direction) of the component mounting machine 1, and is a so-called double conveyor type in which the first transfer device 31 and the second transfer device 32 are arranged in parallel. It is a transport device.
  • the first transport device 31 includes a pair of guide rails arranged side by side on the base 8 in parallel with the lateral direction (arrow X direction), and a pair of conveyors that are guided by the pair of guide rails and place a substrate thereon to transport the substrate. And a belt.
  • the first transport device 31 is provided with a clamp device (not shown) that pushes up and positions the substrate transported to the mounting position from the base 8 side.
  • the second transfer device 32 has the same configuration as the first transfer device 31.
  • the component supply device 4 is provided at the front portion (left side of the drawing in the figure) of the component mounting machine 1 in the vertical direction (arrow Y direction), and a plurality of cassette-type feeders 41 can be attached to and detached from the feeder holder. It is attached.
  • the feeder 41 includes a feeder main body 42, a supply reel 43 that is rotatably and detachably mounted on the feeder main body 42, and a component supply unit 44 that is provided on the tip side of the feeder main body 42 (near the center of the component mounting machine 1). It has a, and.
  • the supply reel 43 is a medium for supplying parts, and is wound with a carrier tape (not shown) holding a predetermined number of parts at regular intervals. The leading end of the carrier tape is pulled out to the component supply unit 44, and different components are supplied for each carrier tape.
  • the feeder 41 can supply relatively small components such as chip components, for example.
  • the component transfer device 5 picks up the component from the component supply device 4 and mounts the component on the substrate carried into the mounting position.
  • the component transfer device 5 is a so-called XY robot type transfer device that can move in the horizontal direction (arrow X direction) and the vertical direction (arrow Y direction).
  • the component transfer device 5 includes a component supply device 4 in the vertical direction (arrow Y direction) of the component mounter 1 from the rear portion (right side in the right direction in the drawing) to the front portion (left direction in the drawing in the drawing). It is arranged over the top.
  • the component transfer device 5 includes a head drive mechanism 51 and a component mounting head 52.
  • the head driving mechanism 51 can drive the component mounting head 52 in the horizontal direction (arrow X direction) and the vertical direction (arrow Y direction).
  • the component mounting head 52 has a plurality of suction nozzles 53, sucks the components at the tip of the suction nozzle 53, and mounts the components on the board carried to the mounting position.
  • substrate can be carried in and carried out alternately by the 1st conveying apparatus 31 and the 2nd conveying apparatus 32, and components can be mounted by the component transfer apparatus 5 alternately.
  • a suction component position detection device 6 for detecting the holding position of the component is provided.
  • the suction component position detection device 6 can detect a positional shift and an angular shift of a component sucked by the suction nozzle 53 (hereinafter referred to as a suction component PA). The detection results of the positional deviation and the angular deviation are used when correcting the mounting position of the suction component PA. Details of the suction component position detection device 6 will be described later.
  • the component mounter 1 can be controlled by the control device 7 disposed on the upper front side of the cover.
  • the control device 7 has a CPU and a memory (not shown), and can drive the component mounter 1 by executing a component mounting program stored in the memory. That is, the control device 7 drives the substrate transport device 3, the component supply device 4, the component transfer device 5, and the suction component position detection device 6 based on the component mounting program, and mounts the component on the substrate.
  • the head drive mechanism 51 is driven, and the component mounting head 52 moves to the component supply device 4. Then, the plurality of suction nozzles 53 suck each component. When the component is sucked by all the suction nozzles 53, the head driving mechanism 51 is driven and the component mounting head 52 moves. When the component mounting head 52 reaches the suction component position detection device 6, an imaging reference unit 5M (to be described later) and the suction component PA are imaged simultaneously. Thereafter, the component mounting head 52 moves onto the substrate positioned at a predetermined position. At this time, the movement position of the component mounting head 52 is corrected based on the positional deviation and the angular deviation detected by the suction component position detection device 6. Then, the component mounting head 52 mounts the component on the board, and finally returns to the component supply device 4.
  • the component mounter 1 can mount a plurality of components on the board by repeating this series of operations.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating an example of the suction component position detection device.
  • the component mounting head 52 is shown as two component mounting heads 52a and 52d having different diameters around which the suction nozzle 53 rotates.
  • the suction nozzle 53 of the component mounting head 52a is referred to as a suction nozzle 531
  • the suction component PA sucked by the suction nozzle 531 is referred to as a suction component PA1.
  • suction nozzle 53 of the component mounting head 52d is referred to as a suction nozzle 534
  • suction component PA sucked by the suction nozzle 534 is referred to as a suction component PA2.
  • adsorption component PA including the case where adsorption components PA1 and PA2 are not specified.
  • the imaging reference unit 5M is a reflecting member that reflects light emitted from the light source 64, and a plurality of (for example, four) imaging reference units 5M are arranged in the horizontal direction (arrow X direction) and the vertical direction (arrow Y direction). They are arranged at a predetermined interval. As shown in FIG. 2, the imaging reference unit 5M is provided on the outer peripheral side of the component mounting heads 52a and 52d and above the height direction (arrow Z direction) as compared with the suction components PA1 and PA2. Thereby, when the component mounting heads 52a and 52d move on the board, it is possible to prevent other components already mounted and the imaging reference unit 5M from interfering with each other.
  • the suction component position detection device 6 includes an imaging unit 61, a first refraction member 62, a second refraction member 63, a light source 64, and an image processing unit 65.
  • the image processing unit 65 can also be provided in the control device 7.
  • the imaging unit 61 is provided on the base 8 side (the arrow Z1 direction side shown in FIG. 2) of the component mounter 1 shown in FIG.
  • a known CCD camera or CMOS camera can be used as the imaging unit 61, and the imaging unit 61 includes an imaging element 611, a lens 612, and a diaphragm 613.
  • the image sensor 611 is a charge coupled device (CCD)
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the image sensor 611 is a two-dimensional image sensor, and is composed of a plurality of light receiving elements arranged in a plane. Thereby, the imaging unit 61 has a two-dimensional field of view. Therefore, the imaging unit 61 can grasp the imaging reference unit 5M and the suction component PA1 sucked and held by the plurality of rotating suction nozzles 531 in the same field of view, and the imaging reference unit 5M and the suction component PA1. Can be imaged simultaneously. Note that these are not limited to the suction part PA1, and the same applies to other suction parts PA.
  • the lens 612 a known condensing lens can be used, and an optical system can be configured by combining a plurality of convex lenses and concave lenses.
  • the lens 612 may be an aspheric lens with reduced spherical aberration or a low dispersion lens with reduced light dispersion and reduced chromatic aberration.
  • the focal length of the lens 612 is set so that the lens 612 is focused on the suction component PA1. Further, it is assumed that the suction part PA1 has the lowest position (height) in the height direction (arrow Z direction) among the suction parts PA.
  • the first refracting member 62 is a refracting member that changes the focal position FP1 of the first optical path OP1, and for example, columnar optical glass can be used.
  • the first refractive member 62 only needs to be able to change the focal position FP1 of the first optical path OP1, and various lenses such as plastic, fluorite, and aspherical lenses can be used in addition to glass.
  • the first optical path OP1 refers to an optical path connecting the imaging element 611, the lens 612, and the imaging reference unit 5M. As shown in FIG. 2, when light is emitted from the light source 64 to the imaging reference unit 5M (arrow L10), the reflected light reflected by the imaging reference unit 5M is transmitted through the first refractive member 62 and the lens 612, It reaches the image sensor 611.
  • the first optical path OP1 is schematically shown by arrows L11 to L13.
  • the focal position on the imaging reference unit 5M side in the focal point of the first optical path OP1 is defined as the focal position FP1 of the first optical path OP1
  • the focal position on the imaging element 611 side is defined as the focal position FP0.
  • the focal position FP0 is set as a reference position in the height direction (arrow Z direction).
  • the first refracting member 62 is provided at a position lower than the focal position FP2 of the second optical path OP2 and on the base 8 side (arrow Z1 direction side).
  • the first refractive member 62 is placed on the outer peripheral side of the lens 612.
  • the second optical path OP2 refers to an optical path connecting the image sensor 611, the lens 612, and the suction component PA1.
  • the second optical path OP2 is schematically indicated by arrows L21 and L22.
  • the focal position on the suction component PA1 side in the focal point of the second optical path OP2 is defined as a focal position FP2 of the second optical path OP2.
  • the focal position on the image sensor 611 side is the same as the focal position FP0.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining changes in the optical path lengths OL11 and OL12 depending on the presence or absence of the first refractive member 62.
  • FIG. A broken line L41 indicates an optical path when the first refractive member 62 is not disposed between the imaging reference unit 5M and the lens 612, and a solid line L42 indicates the first refraction between the imaging reference unit 5M and the lens 612.
  • positioned is shown.
  • the focal positions FP0, FP1, and FP2 correspond to the focal positions FP0, FP1, and FP2 shown in FIG. As shown in FIG.
  • the position of the focal point FP1 when the first refractive member 62 is disposed is when the first refractive member 62 is not disposed. It moves in the arrow Z direction with respect to the position of the focal point FP2. That is, the optical path length OL12 of the optical path (corresponding to the first optical path OP1) from the focal position FP0 to the focal position FP1 indicated by the solid line L42 is the optical path (in the second optical path OP2) from the focal position FP0 to the focal position FP2 indicated by the broken line L41. It is longer than the equivalent optical path length OL11.
  • the optical path length of the first optical path OP1 can be increased as compared with the case where the first refractive member 62 is not interposed. . That is, the focal position FP1 of the first optical path OP1 is set higher in the height direction (arrow Z direction) than the focal position FP2 of the second optical path OP2. Therefore, it is possible to focus on the imaging reference unit 5M provided above the height direction (arrow Z direction) as compared with the suction component PA1. Therefore, the imaging reference unit 5M and the suction component PA1 can be simultaneously imaged in the same field of view while focusing on both the imaging reference unit 5M and the suction component PA1.
  • the suction component position detection device 6 includes a first refractive member 62 that changes the focal position FP1 of the first optical path OP1 that connects the imaging element 611, the lens 612, and the imaging reference unit 5M. Therefore, it is possible to change the focal position FP1 of the first optical path OP1 with respect to the imaging reference unit 5M arranged at a different height from the suction component PA1, and it is possible to focus on both the imaging reference unit 5M and the suction component PA1. .
  • the component mounting head 52a is shown in the vertical direction in FIG.
  • the first refractive member 62 and the suction component PA1 do not interfere with each other. Therefore, it is not necessary to provide a mechanism for avoiding interference between the first refractive member 62 and the suction component PA1, and the suction component position detection device 6 can be downsized. Note that these are not limited to the suction part PA1, and the same applies to other suction parts PA.
  • the first refraction member 62 is provided on the base 8 side (arrow Z1 direction side) of the component mounter 1, the first refraction member 62 is compared with the case where the first refraction member 62 is provided on the component mounting head 52a side.
  • the configuration of the mounting head 52a can be simplified, and the component mounting head 52a can be reduced in weight.
  • the suction component position detection device 6 can include a second refractive member 63.
  • the second refraction member 63 is a refraction member that changes the focal position FP2 of the second optical path OP2, and can be formed of the same material as the first refraction member 62.
  • the second refracting member 63 can be provided at a position lower than the focal position FP2 of the second optical path OP2 and on the base 8 side (arrow Z1 direction side). In the present embodiment, the second refracting member 63 is placed on the lens 612 on the inner peripheral side of the first refracting member 62. As shown in FIG.
  • the second optical path OP2 in this case is referred to as a second optical path OP21, and in the figure, the second optical path OP21 is schematically indicated by arrows L31 to L33.
  • the suction component PA2 is located above the height direction (arrow Z direction) compared to the suction component PA1. Since the second refractive member 63 is interposed between the suction component PA2 and the lens 612, the optical path length of the second optical path OP2 can be increased as compared with the case where the second refractive member 63 is not interposed. That is, the focal position FP21 of the second optical path OP21 is set higher in the height direction (arrow Z direction) than the focal position FP2 of the second optical path OP2. Therefore, it is possible to focus on the suction component PA2 located above the height direction (arrow Z direction) compared to the suction component PA1.
  • the imaging reference unit 5M and the suction component PA2 can be simultaneously imaged in the same field of view while focusing on both the imaging reference unit 5M and the suction component PA2.
  • the imaging reference portion 5M is provided above the suction component PA in the height direction (arrow Z direction), and therefore the thickness T63 of the second refractive member 63 is the thickness T62 of the first refractive member 62. It is set thinner than.
  • the reflected light reflected by the imaging reference unit 5M reaches the image sensor 611 without passing through the first refractive member 62, and the reflected light reflected by the suction component PA2 does not pass through the second refractive member 63. There is light that reaches the element 611, and a ghost is generated in the captured image by these lights. Therefore, in the suction component position detection device 6 of the present embodiment, the reflected light that is emitted from the light source 64 and reflected by the imaging reference unit 5M and the suction component PA mainly corresponds to the height direction (arrow Z1 direction) of the component mounting machine 1.
  • the diaphragm 613 of the imaging unit 61 is set so that parallel light reaches the imaging element 611.
  • the suction component position detection device 6 includes the second refracting member 63 that changes the focal position FP2 of the second optical path OP2. Therefore, the focal position of the second optical path OP2 is adjusted according to the height of the suction component PA2. FP2 can be changed.
  • the second refractive member 63 is provided at a position lower than the focal position FP2 of the second optical path OP2 and on the base 8 side (arrow Z1 direction side), the first refractive member 62 has the effects described above. Similar effects can be obtained.
  • the component mounting head 52 of the present embodiment is a rotary head in which a plurality of suction nozzles 53 are rotatably held on a circumference concentric with the axis.
  • the rotary head has a different circumference diameter around which the suction nozzle 53 rotates depending on the size of the suction part PA.
  • a rotary head that mounts a large suction component PA has a larger diameter around the rotation of the suction nozzle 53 than a rotary head that mounts a small suction component PA, thereby increasing the spacing between the suction components PA. Secured.
  • the rotary head has a plurality of suction nozzles 53, the part types of the suction parts PA sucked by the suction nozzles 53 may be different.
  • the thickness of the suction component PA is also different, and the position (height) in the height direction (arrow Z direction) of the suction component PA is also different.
  • the three second refractive members 63 are arranged in the height direction (arrows) in accordance with the height of the suction component PA of the three component mounting heads 52b to 52d having different diameters around which the suction nozzle 53 rotates. In the (Z1 direction) view, they are arranged concentrically.
  • FIG. 4 is a plan view showing a state in which the three second refractive members are arranged concentrically.
  • the second refractive member 63 disposed on the outermost peripheral side is referred to as a second refractive member 631
  • the second refractive member 63 disposed on the inner peripheral side of the second refractive member 631 is referred to as a second refractive member 632
  • the second refractive member 63 disposed on the inner peripheral side of the second refractive member 632 is defined as the second refractive member 633
  • the three second refractive members 63 are distinguished.
  • the first refracting member 62 and the second refracting members 631 to 633 are placed on the lens 612, and the field of view of the imaging unit 61 is indicated by a region VF1.
  • the component mounting heads 52a to 52d are component mounting heads 52a, 52b, 52c, and 52d in descending order of the diameter of the circumference around which the suction nozzle 53 rotates.
  • the component mounting heads 52a, 52b, 52c, and 52d are assumed to have suction nozzles 531, 532, 533, and 534 in this order.
  • the circumference around which the suction nozzle 531 rotates is the circumference 541
  • the circumference around which the adsorption nozzle 532 rotates is the circumference 542
  • the circumference around which the adsorption nozzle 533 rotates is the circumference 543
  • the adsorption nozzle 534 is A rotating circumference is indicated by a circumference 544.
  • FIG. 2 only the component mounting heads 52a and 52d are shown, and the component mounting heads 52b and 52c are not shown.
  • the second refractive member 631 has the focal position FP2 of the second optical path OP2 set in accordance with the height of the suction component PA of the component mounting head 52b.
  • the focal position FP2 of the second optical path OP2 is set in accordance with the height of the suction component PA of the component mounting head 52c.
  • the focal position FP2 of the second optical path OP2 is set in accordance with the height of the suction component PA2 of the component mounting head 52d.
  • the focal length of the lens 612 is set in accordance with the height of the suction component PA1 of the component mounting head 52a.
  • the three second refracting members 631 to 633 are concentrically arranged in accordance with the height of the suction component PA of the three component mounting heads 52b to 52d having different diameters around which the suction nozzle 53 rotates. Has been placed. Therefore, the focal position FP2 of the second optical path OP2 can be set according to the height of the suction component PA of each component mounting head 52b to 52d, and the second refracting member 63 every time the component mounting head 52 is replaced. There is no need to replace the battery, and the number of work steps can be reduced.
  • the light source 64 can irradiate the imaging reference unit 5M and the suction component PA with light.
  • the light source 64 for example, a known light emitting diode (LED) can be used, and the wavelength of light to be irradiated is not limited.
  • FIG. 2 when the component mounting head 52 reaches the suction component position detection device 6, an imaging start signal is output from the control device 7 to the imaging unit 61 and the light source 64.
  • the light source 64 irradiates the imaging reference unit 5M and the suction component PA during the exposure time of the imaging unit 61.
  • the imaging unit 61 images the imaging reference unit 5M and the suction component PA at the same time. Note that the imaging unit 61 images the imaging reference unit 5M and the suction component PA simultaneously while the component mounting head 52 moves in the vertical direction (arrow Y1 direction) without stopping on the suction component position detection device 6.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the transmission of reflected light and the diaphragm 613 of the imaging unit 61.
  • a solid line L51 indicates an optical path of light reaching the imaging element 611 via the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the imaging reference unit 5M.
  • the optical path indicated by the solid line L51 has the focal point P11 on the imaging reference portion 5M side and the focal point P12 on the imaging element 611 side.
  • a broken line L51a indicates an optical path of light that reaches the imaging element 611 without passing through the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the imaging reference unit 5M.
  • the optical path indicated by the broken line L51a has a focal point P11 on the imaging reference portion 5M side and a focal point P12a on the imaging element 611 side.
  • a solid line L52 indicates an optical path of light that reaches the image sensor 611 without passing through the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the suction component PA1.
  • the optical path indicated by the solid line L52 has a focal point P21 on the suction component PA1 side, and a focal point P22 on the image sensor 611 side.
  • a broken line L52a indicates an optical path of light reaching the image sensor 611 via the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the suction component PA1.
  • the optical path indicated by the broken line L52a has a focal point P21 on the suction component PA1 side and a focal point P22a on the image sensor 611 side.
  • a broken line L51a there is light reaching the image sensor 611 without passing through the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the imaging reference unit 5M.
  • the position of the focal point P12a of the optical path indicated by the broken line L51a is deviated from the imaging surface of the imaging element 611. Therefore, the reflected light of the optical path indicated by the broken line L51a is guided to a position shifted from the focal point P12 on the imaging surface of the imaging element 611, and a ghost is generated in the captured image.
  • a broken line L52a there is light reaching the image sensor 611 via the first refractive member 62 among the reflected light reflected by the suction component PA1.
  • the position of the focal point P22a of the optical path indicated by the broken line L52a is deviated from the imaging surface of the imaging element 611. Therefore, the reflected light of the optical path indicated by the broken line L52a is guided to a position shifted from the focal point P22 on the imaging surface of the imaging element 611, and a ghost is generated in the captured image.
  • the imaging unit 61 emits light mainly parallel to the height direction (arrow Z1 direction) of the component mounting machine 1 among the reflected light that is emitted from the light source 64 and reflected by the imaging reference unit 5M and the suction component PA1.
  • a diaphragm 613 is set to reach the image sensor 611. That is, reflected light from an optical path indicated by a broken line L51a different from the optical path indicated by a solid line L51 and reflected light from an optical path indicated by a broken line L52a different from the optical path indicated by a solid line L52 are blocked by the diaphragm 613.
  • the first refractive member 62 and the second refractive member 63 are provided closer to the imaging unit 61 than the light source 64 that irradiates light to the imaging reference unit 5M and the suction component PA. Therefore, it is possible to prevent the light emitted from the light source 64 from being directly guided to the first refractive member 62 and the second refractive member 63 and reflected by the first refractive member 62 and the second refractive member 63. Therefore, it is possible to prevent these reflected lights from adversely affecting the imaging of the imaging reference unit 5M and the suction component PA.
  • the image processing unit 65 performs image processing on the imaging reference unit 5M and the suction component PA captured by the imaging unit 61, and calculates the position of the suction component PA with respect to the imaging reference unit 5M.
  • the normal holding position of each suction component PA with respect to the imaging reference unit 5M is stored in advance.
  • the image processing unit 65 matches the imaging reference unit 5M stored in the memory with the imaging reference unit 5M imaged by the imaging unit 61.
  • the image processing unit 65 compares the normal holding position stored in the memory with the holding position imaged by the imaging unit 61 for each suction part PA, and the positional deviation and angle of each suction part PA. Calculate the deviation. Based on the calculation results of the positional deviation and the angular deviation, the mounting position of the suction component PA is corrected.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.
  • the three second refracting members 63 are concentrically arranged, but the number of the second refracting members 63 is not limited to three, and the diameter of the circumference around which the suction nozzle 53 rotates is set. In addition, they can be arranged as appropriate.
  • the shape of the second refractive member 63 is not limited to a concentric circle.
  • columnar second refraction members 63 can be interspersed in portions corresponding to the suction nozzles 532 to 534 shown in FIG.
  • the three second refracting members 631 to 633 are placed on the lens 612, but the second refracting member 63 corresponding to the component mounting head 52 to be used is placed on the lens 612. You can also When the component mounting head 52 is replaced, the second refractive member 63 may be replaced together with the component mounting head 52.

Abstract

　部品装着ヘッド（５２）を移動させて撮像する際に、撮像基準部（５Ｍ）と吸着部品（ＰＡ）とを同時に撮像する光学系が吸着部品（ＰＡ）と干渉することを防止するとともに、部品装着ヘッド（５２）を軽量化することが可能な部品実装機（１）を提供する。本発明の部品実装機（１）は、吸着部品位置検出装置（６）が、部品実装機（１）の基台（８）側（矢印Ｚ１方向側）に設けられ撮像素子（６１１）およびレンズ（６１２）を有する撮像部（６１）と、撮像素子（６１１）、レンズ（６１２）および撮像基準部（５Ｍ）を結ぶ第１光路（ＯＰ１）の焦点位置（ＦＰ１）を変更する第１屈折部材（６２）と、を備える。第１屈折部材（６２）は、撮像素子（６１１）、レンズ（６１２）および吸着部品（ＰＡ）を結ぶ第２光路（ＯＰ２）の焦点位置（ＦＰ２）よりも低位置且つ基台（８）側（矢印Ｚ１方向側）に設けられている。

Description

部品実装機
　本発明は、部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して、撮像基準部に対する吸着部品の位置を検出可能な部品実装機に関する。
　部品実装機では、部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と吸着部品とを同時に撮像して、撮像された画像から吸着部品の位置ずれや角度ずれを検出している。そして、位置ずれや角度ずれの検出結果に基づいて、吸着部品の実装位置を補正している。
　また、部品実装機では、部品の実装に要するタクトタイムを短縮するために、部品装着ヘッドの移動速度の高速化が図られている。部品装着ヘッドの移動速度を高速にすると、撮像時の露光時間が短縮されるため、カメラの絞りを開き、カメラの受光量を増大させる必要がある。しかしながら、カメラの絞りを開くと、カメラの被写界深度が浅くなり、撮像基準部と吸着部品の両方に焦点を合わせることが困難になる。このことは、厚みの異なる吸着部品を同時に撮像する場合においても同様である。
　このような課題に関連した発明として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の発明が知られている。特許文献１に記載の位置検出装置は、吸着ピペットに吸着される部品よりも上方のマウントヘッド側に、位置マーキング装置および光学的結像装置を備え、部品の近傍に摺りガラスを備えている。そして、光学的結像装置を介して摺りガラス上に位置マーキング装置を投影して、位置マーキング装置と部品とを撮像している。
　特許文献２に記載の第１発明に係る表面実装機は、カメラの焦点位置より高位置に基準マークとレンズを備えており、レンズは、カメラの焦点位置を基準マークの高さまで上方に延長することができる。また、特許文献２に記載の第２発明に係る表面実装機は、基準マークにカメラの焦点を合わせるレンズがカメラ側に設けられており、基準マークがカメラの上方を通過する際に、レンズをカメラの撮像範囲内に移動させ、実装用部品がカメラの上方を通過する際に、レンズをカメラの撮像範囲外に退けるアクチュエータを備えている。なお、特許文献２に記載のカメラは、撮像素子としてＣＣＤリニアセンサを用いており、実装用部品や基準マークを一次元的に撮像することができる。
特表２００１－５１８７２３号公報 特開２００５－１９７５６４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発明では、光学的結像装置がマウントヘッド側に設けられており、マウントヘッドの構成が複雑になり、マウントヘッドが大型化、重量化する。また、マウントヘッドの移動時に、光学的結像装置や摺りガラスが部品と干渉する可能性がある。前者については、特許文献２に記載の第１発明についても同様である。
　特許文献２に記載の第２発明は、アクチュエータによって、レンズをカメラの撮像範囲内または撮像範囲外に移動させるものであり、基準マークと実装用部品とを同時に撮像することができない。また、特許文献２に記載の第２発明では、基準マークを備えるヘッドユニットの移動に伴って、アクチュエータを駆動させる必要があり、制御が複雑になる。
　さらに、特許文献２に記載のカメラは、撮像素子としてＣＣＤリニアセンサを用いているので、二次元的な撮像を行うことができない。例えば、ロータリヘッドでは、複数の吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されており、各吸着ノズルに実装用部品がそれぞれ吸着保持される。このような場合に、ＣＣＤリニアセンサでは、基準マークと複数の実装用部品を同時に撮像することができない。
　本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、部品装着ヘッドを移動させて撮像する際に、撮像基準部と吸着部品とを同時に撮像する光学系が吸着部品と干渉することを防止するとともに、部品装着ヘッドを軽量化することが可能な部品実装機を提供することを課題とする。
　請求項１に記載の部品実装機は、部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルを有する部品装着ヘッドと、前記部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と前記吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して前記撮像基準部に対する前記吸着部品の位置を検出する吸着部品位置検出装置と、を備える部品実装機であって、前記吸着部品位置検出装置は、前記部品実装機の基台側に設けられ撮像素子およびレンズを有する撮像部と、前記撮像素子、前記レンズおよび前記撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材と、を備え、前記第１屈折部材は、前記撮像素子、前記レンズおよび前記吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられていることを特徴とする。
　請求項２に記載の部品実装機は、請求項１に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備え、前記第２屈折部材は、前記第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられている。
　請求項３に記載の部品実装機は、請求項２に記載の部品実装機において、前記部品装着ヘッドは、複数の前記吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドであり、前記円周の直径が異なる複数の前記部品装着ヘッドの前記吸着部品の高さに合わせて、複数の前記第２屈折部材が同心円状に配置されている。
　請求項４に記載の部品実装機は、請求項１～３のいずれか一項に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、前記第１屈折部材は、前記光源よりも前記撮像部側に設けられている。
　請求項５に記載の部品実装機は、請求項１～４のいずれか一項に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、前記撮像部は、前記光源から照射され前記撮像基準部および前記吸着部品で反射した反射光のうち、主として前記部品実装機の高さ方向と平行な光が前記撮像素子に達するように絞りが設定されている。
　請求項１に記載の部品実装機によれば、吸着部品位置検出装置は、撮像素子、レンズおよび撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材を備えている。そのため、吸着部品と異なる高さに配置される撮像基準部に対する第１光路の焦点位置を変更することができ、撮像基準部と吸着部品の両方に焦点を合わせることができる。また、第１屈折部材は、撮像素子、レンズおよび吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置に設けられているので、部品装着ヘッドを移動させながら撮像する際に、第１屈折部材と吸着部品とが干渉しない。そのため、第１屈折部材と吸着部品との干渉を回避する機構を設ける必要が無く、吸着部品位置検出装置を小型化することができる。さらに、第１屈折部材は、部品実装機の基台側に設けられているので、部品装着ヘッド側に第１屈折部材を設ける場合と比べて、部品装着ヘッドの構成を簡素にすることができ、部品装着ヘッドを軽量化することができる。
　請求項２に記載の部品実装機によれば、吸着部品位置検出装置は、第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備えるので、吸着部品の高さに合わせて、第２光路の焦点位置を変更することができる。また、第２屈折部材は、第２光路の焦点位置よりも低位置且つ基台側に設けられているので、第１屈折部材において既述の効果と同様の効果を得ることができる。
　請求項３に記載の部品実装機によれば、吸着ノズルが回動する円周の直径が異なる複数の部品装着ヘッドの吸着部品の高さに合わせて、複数の第２屈折部材が同心円状に配置されている。そのため、各部品装着ヘッドの吸着部品の高さに合わせて、第２光路の焦点位置をそれぞれ設定することができ、部品装着ヘッドを交換する度に第２屈折部材を交換する必要がなく、作業工数の低減を図ることができる。
　請求項４に記載の部品実装機によれば、第１屈折部材は、撮像基準部および吸着部品に光を照射する光源よりも撮像部側に設けられている。そのため、光源から照射された光が、直接第１屈折部材に導光されて第１屈折部材で反射することを防止できる。したがって、反射光によって、撮像基準部および吸着部品の撮像に悪影響を与えることが防止される。
　請求項５に記載の部品実装機によれば、前記撮像部は、光源から照射され撮像基準部および吸着部品で反射した反射光のうち、主として部品実装機の高さ方向と平行な光が撮像素子に達するように絞りが設定されている。そのため、撮像基準部および吸着部品の撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部および吸着部品の位置認識時の誤認識を防止することができる。
部品実装機の一例を示す斜視図である。 吸着部品位置検出装置の一例を模式的に示す構成図である。 第１屈折部材の有無による光路長の変化を説明する説明図である。 ３つの第２屈折部材が同心円状に配置されている状態を示す平面図である。 反射光の透過と撮像部の絞りとの関係を説明する説明図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
　（１）部品実装機
　図１は、部品実装機の一例を示す斜視図である。同図では、基板の搬送方向を横方向（矢印Ｘ方向）とし、水平面内で横方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向を縦方向（矢印Ｙ方向）とする。また、水平面の法線方向を高さ方向（矢印Ｚ方向）とする。部品実装機１は、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５、吸着部品位置検出装置６および制御装置７を有しており、これらは基台８に組み付けられている。なお、基台８は、システムベース２に対して縦方向（矢印Ｙ方向）に移動可能に装架されている。
　基板搬送装置３は、基板を実装位置に搬入出する。基板搬送装置３は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の中央付近に配設されており、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの搬送装置である。第１搬送装置３１は、基台８上に横方向（矢印Ｘ方向）と平行に並設される一対のガイドレールと、一対のガイドレールに案内され基板を載置して搬送する一対のコンベアベルトと、を有している。また、第１搬送装置３１には、実装位置まで搬送された基板を基台８側から押し上げて位置決めする図示しないクランプ装置が設けられている。第２搬送装置３２は、第１搬送装置３１と同様の構成を有している。
　部品供給装置４は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の前部（同図の紙面左方向側）に設けられており、カセット式の複数のフィーダ４１がフィーダホルダに着脱可能に取り付けられている。フィーダ４１は、フィーダ本体４２と、フィーダ本体４２に回転可能かつ着脱可能に装着された供給リール４３と、フィーダ本体４２の先端側（部品実装機１の中央寄り）に設けられた部品供給部４４と、を備えている。供給リール４３は部品を供給する媒体であり、所定個数の部品を一定の間隔で保持した図示しないキャリアテープが巻回されている。キャリアテープの先端が部品供給部４４まで引き出されて、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。フィーダ４１は、例えば、チップ部品などの比較的小型の部品を供給することができる。
　部品移載装置５は、部品供給装置４から部品を吸着して、実装位置に搬入された基板上に部品を実装する。部品移載装置５は、横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの移載装置である。部品移載装置５は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の後部（同図の紙面右方向奥側）から前部（同図の紙面左方向手前側）の部品供給装置４の上方にかけて配設されている。部品移載装置５は、ヘッド駆動機構５１および部品装着ヘッド５２を有している。
　ヘッド駆動機構５１は、部品装着ヘッド５２を横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に駆動することができる。部品装着ヘッド５２は、複数の吸着ノズル５３を有しており、吸着ノズル５３の先端部でそれぞれ部品を吸着して、実装位置に搬入された基板上に部品を実装する。なお、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２で交互に基板を搬入および搬出して、部品移載装置５で交互に部品の実装を行うことができる。
　部品供給装置４と基板搬送装置３の間の基台８上には、部品の保持位置を検出する吸着部品位置検出装置６が設けられている。吸着部品位置検出装置６は、吸着ノズル５３に吸着された部品（以下、吸着部品ＰＡという。）の位置ずれ及び角度ずれを検出することができる。位置ずれ及び角度ずれの検出結果は、吸着部品ＰＡの実装位置を補正する際に用いる。吸着部品位置検出装置６の詳細は後述する。
　部品実装機１は、カバー前側上部に配設される制御装置７によって制御することができる。制御装置７は、図示しないＣＰＵおよびメモリを有しており、メモリに記憶されている部品装着プログラムを実行することによって、部品実装機１を駆動することができる。つまり、制御装置７は、部品装着プログラムに基づいて、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５および吸着部品位置検出装置６を駆動して、基板に部品を実装する。
　まず、ヘッド駆動機構５１が駆動して、部品装着ヘッド５２が部品供給装置４に移動する。そして、複数の吸着ノズル５３が部品をそれぞれ吸着する。すべての吸着ノズル５３に部品が吸着されると、ヘッド駆動機構５１が駆動して部品装着ヘッド５２が移動する。部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上に到達すると、後述する撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡとが同時に撮像される。その後、部品装着ヘッド５２は、所定位置に位置決めされた基板上に移動する。このとき、部品装着ヘッド５２は、吸着部品位置検出装置６によって検出された位置ずれ及び角度ずれに基づいて、移動位置が補正される。そして、部品装着ヘッド５２は、基板に部品を実装し、最後に部品供給装置４に戻る。部品実装機１は、この一連の動作を繰り返すことにより、基板に複数の部品を実装することができる。
　（２）吸着部品位置検出装置
　吸着部品位置検出装置６は、部品装着ヘッド５２に設けられる撮像基準部５Ｍと吸着ノズル５３に吸着される吸着部品ＰＡとを同時に撮像して撮像基準部５Ｍに対する吸着部品ＰＡの位置を検出する。図２は、吸着部品位置検出装置の一例を模式的に示す構成図である。同図では、部品装着ヘッド５２は、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる２つの部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄとして併記されている。また、部品装着ヘッド５２ａの吸着ノズル５３を吸着ノズル５３１とし、吸着ノズル５３１に吸着される吸着部品ＰＡを吸着部品ＰＡ１とする。同様に、部品装着ヘッド５２ｄの吸着ノズル５３を吸着ノズル５３４とし、吸着ノズル５３４に吸着される吸着部品ＰＡを吸着部品ＰＡ２とする。なお、本明細書では、吸着部品ＰＡ１、ＰＡ２を特定しない場合をはじめ、適宜、吸着部品ＰＡとして説明する。
　撮像基準部５Ｍは、光源６４から照射された光を反射する反射部材であり、複数個（例えば４個）の撮像基準部５Ｍが横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に所定間隔離間して配置されている。図２に示すように、撮像基準部５Ｍは、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄの外周側、かつ、吸着部品ＰＡ１、ＰＡ２と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられている。これにより、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄが基板上を移動する際に、既に実装されている他の部品と撮像基準部５Ｍとが干渉することを防止できる。吸着部品位置検出装置６は、撮像部６１、第１屈折部材６２、第２屈折部材６３、光源６４および画像処理部６５を備えている。なお、画像処理部６５は、制御装置７に設けることもできる。
　（撮像部６１）
　撮像部６１は、図１に示す部品実装機１の基台８側（図２に示す矢印Ｚ１方向側）に設けられている。撮像部６１は、例えば、公知のＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることができ、撮像部６１は、撮像素子６１１、レンズ６１２および絞り６１３を有している。ＣＣＤカメラの場合は、撮像素子６１１は電荷結合素子（ＣＣＤ）であり、ＣＭＯＳカメラの場合は、撮像素子６１１は相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）である。
　撮像素子６１１は、二次元イメージセンサであり、平面状に配置された複数の受光素子から構成されている。これにより、撮像部６１は、二次元的な視野をもつ。したがって、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍと、回動する複数の吸着ノズル５３１にそれぞれ吸着保持される吸着部品ＰＡ１と、を同一視野で捉えることができ、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１とを同時に撮像することができる。なお、これらのことは、吸着部品ＰＡ１に限られず、他の吸着部品ＰＡに対しても同様である。
　レンズ６１２は、公知の集光用レンズを用いることができ、凸レンズおよび凹レンズを複数組み合わせて、光学系を構成することもできる。例えば、レンズ６１２は、球面収差を低減した非球面レンズや光の分散を少なくして色収差を低減した低分散レンズを用いることもできる。なお、レンズ６１２の焦点が吸着部品ＰＡ１に合うように、レンズ６１２の焦点距離が設定されている。また、吸着部品ＰＡ１は、吸着部品ＰＡのうち、高さ方向（矢印Ｚ方向）の位置（高さ）が最も低位置であるものとする。
　（第１屈折部材６２）
　第１屈折部材６２は、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更する屈折部材であり、例えば、円柱状の光学ガラスを用いることができる。第１屈折部材６２は、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更することができれば良く、ガラス以外にもプラスチック、蛍石、非球面レンズをはじめとした種々のレンズ等を用いることができる。
　第１光路ＯＰ１とは、撮像素子６１１、レンズ６１２および撮像基準部５Ｍを結ぶ光路をいう。図２に示すように、光源６４から撮像基準部５Ｍに光が照射されると（矢印Ｌ１０）、撮像基準部５Ｍで反射した反射光は、第１屈折部材６２およびレンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。同図では、第１光路ＯＰ１を矢印Ｌ１１～Ｌ１３で模式的に示している。また、第１光路ＯＰ１の焦点のうち撮像基準部５Ｍ側の焦点位置を第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１とし、撮像素子６１１側の焦点位置を焦点位置ＦＰ０とする。吸着部品位置検出装置６において、焦点位置ＦＰ０を高さ方向（矢印Ｚ方向）の基準位置とする。
　第１屈折部材６２は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられている。本実施形態では、第１屈折部材６２は、レンズ６１２の外周側に載置されている。第２光路ＯＰ２とは、撮像素子６１１、レンズ６１２および吸着部品ＰＡ１を結ぶ光路をいう。同図に示すように、光源６４から吸着部品ＰＡ１に光が照射されると（矢印Ｌ２０）、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光は、レンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。同図では、第２光路ＯＰ２を矢印Ｌ２１、Ｌ２２で模式的に示している。また、第２光路ＯＰ２の焦点のうち吸着部品ＰＡ１側の焦点位置を第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２とする。なお、撮像素子６１１側の焦点位置は、焦点位置ＦＰ０と同じである。
　図３は、第１屈折部材６２の有無による光路長ＯＬ１１、ＯＬ１２の変化を説明する説明図である。破線Ｌ４１は、撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に第１屈折部材６２が配設されていない場合の光路を示し、実線Ｌ４２は、撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に第１屈折部材６２が配設されている場合の光路を示している。なお、焦点位置ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２は、図２に示す焦点位置ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２に対応している。図３に示すように、第１屈折部材６２により光が屈折するため、第１屈折部材６２が配設されている場合の焦点ＦＰ１の位置は、第１屈折部材６２が配設されていない場合の焦点ＦＰ２の位置に対して、矢印Ｚ方向に移動することとなる。すなわち、実線Ｌ４２で示す焦点位置ＦＰ０から焦点位置ＦＰ１までの光路（第１光路ＯＰ１に相当）の光路長ＯＬ１２は、破線Ｌ４１で示す焦点位置ＦＰ０から焦点位置ＦＰ２までの光路（第２光路ＯＰ２に相当）の光路長ＯＬ１１と比べて長くなっている。このときの光路長の増加分Δｔは、第１屈折部材６２の屈折率ｎ、第１屈折部材６２の高さ方向（矢印Ｚ方向）の厚みｄ（厚みＴ６２に相当）を用いて、下記数１で表すことができる。
（数１）
Δｔ＝ｄ（１－１／ｎ）
　第１屈折部材６２が撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に介在していることにより、第１屈折部材６２が介在しない場合と比べて、第１光路ＯＰ１の光路長を長くすることができる。つまり、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２より高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設定される。そのため、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられる撮像基準部５Ｍに対して、焦点を合わせることができる。よって、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１の両方に焦点を合わせて、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１を同一視野で同時に撮像することができる。
　本実施形態では、吸着部品位置検出装置６は、撮像素子６１１、レンズ６１２および撮像基準部５Ｍを結ぶ第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更する第１屈折部材６２を備えている。そのため、吸着部品ＰＡ１と異なる高さに配置される撮像基準部５Ｍに対する第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更することができ、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１の両方に焦点を合わせることができる。
　また、第１屈折部材６２は、撮像素子６１１、レンズ６１２および吸着部品ＰＡ１を結ぶ第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置に設けられているので、部品装着ヘッド５２ａを図２に示す縦方向（矢印Ｙ１方向）に移動させながら撮像する際に、第１屈折部材６２と吸着部品ＰＡ１とが干渉しない。そのため、第１屈折部材６２と吸着部品ＰＡ１との干渉を回避する機構を設ける必要が無く、吸着部品位置検出装置６を小型化することができる。なお、これらのことは、吸着部品ＰＡ１に限られず、他の吸着部品ＰＡに対しても同様である。
　さらに、第１屈折部材６２は、部品実装機１の基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられているので、部品装着ヘッド５２ａ側に第１屈折部材６２を設ける場合と比べて、部品装着ヘッド５２ａの構成を簡素にすることができ、部品装着ヘッド５２ａを軽量化することができる。
　（第２屈折部材６３）
　吸着部品位置検出装置６は、第２屈折部材６３を備えることができる。第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更する屈折部材であり、第１屈折部材６２と同様の材質で形成することができる。第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けることができる。本実施形態では、第２屈折部材６３は、第１屈折部材６２より内周側のレンズ６１２上に載置されている。図２に示すように、光源６４から吸着部品ＰＡ２に光が照射されると（矢印Ｌ３０）、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光は、第２屈折部材６３およびレンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。この場合の第２光路ＯＰ２を第２光路ＯＰ２１とし、同図では、第２光路ＯＰ２１を矢印Ｌ３１～Ｌ３３で模式的に示している。
　同図に示すように、吸着部品ＰＡ２は、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に位置している。第２屈折部材６３が吸着部品ＰＡ２とレンズ６１２との間に介在していることにより、第２屈折部材６３が介在しない場合と比べて、第２光路ＯＰ２の光路長を長くすることができる。つまり、第２光路ＯＰ２１の焦点位置ＦＰ２１は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２より高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設定される。そのため、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に位置する吸着部品ＰＡ２に対して、焦点を合わせることができる。よって、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ２の両方に焦点を合わせて、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ２を同一視野で同時に撮像することができる。なお、撮像基準部５Ｍは、いずれの吸着部品ＰＡよりも高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられているので、第２屈折部材６３の厚みＴ６３は、第１屈折部材６２の厚みＴ６２と比べて、薄く設定されている。
　また、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光や、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介さずに撮像素子６１１に達する光などが存在し、これらの光によって撮像画像にゴーストが発生する。そこで、本実施形態の吸着部品位置検出装置６では、光源６４から照射され撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡで反射した反射光のうち、主として部品実装機１の高さ方向（矢印Ｚ１方向）と平行な光が撮像素子６１１に達するように、撮像部６１の絞り６１３が設定されている。これにより、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの位置認識時の誤認識を防止することができる。
　本実施形態では、吸着部品位置検出装置６は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更する第２屈折部材６３を備えるので、吸着部品ＰＡ２の高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更することができる。また、第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられているので、第１屈折部材６２において既述の効果と同様の効果を得ることができる。
　本実施形態の部品装着ヘッド５２は、複数の吸着ノズル５３が軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドである。ロータリヘッドは、吸着部品ＰＡの大きさによって、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる。例えば、大型の吸着部品ＰＡを実装するロータリヘッドは、小型の吸着部品ＰＡを実装するロータリヘッドと比べて、吸着ノズル５３が回動する円周の直径を大きくして吸着部品ＰＡ間の間隔を確保している。また、ロータリヘッドは、複数の吸着ノズル５３を有しているので、吸着ノズル５３に吸着される吸着部品ＰＡの部品種が異なる場合がある。吸着部品ＰＡの部品種が異なると、吸着部品ＰＡの厚みも異なり、吸着部品ＰＡの高さ方向（矢印Ｚ方向）の位置（高さ）も異なる。
　このように、部品装着ヘッド５２が異なると、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なり、吸着部品ＰＡの高さも異なる。そのため、部品装着ヘッド５２に応じて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を設定する必要がある。本実施形態では、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる３つの部品装着ヘッド５２ｂ～５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、３つの第２屈折部材６３が高さ方向（矢印Ｚ１方向）視において、同心円状に配置されている。
　図４は、３つの第２屈折部材が同心円状に配置されている状態を示す平面図である。同図では、最外周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３１とし、第２屈折部材６３１の内周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３２とし、第２屈折部材６３２の内周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３３として、３つの第２屈折部材６３を区別している。なお、第１屈折部材６２および第２屈折部材６３１～６３３は、レンズ６１２上に載置されており、撮像部６１の視野を領域ＶＦ１で示す。
　部品装着ヘッド５２ａ～５２ｄは、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が大きい順に、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとする。また、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、この順に、吸着ノズル５３１、５３２、５３３、５３４を有するものとする。同図では、吸着ノズル５３１が回動する円周を円周５４１、吸着ノズル５３２が回動する円周を円周５４２、吸着ノズル５３３が回動する円周を円周５４３、吸着ノズル５３４が回動する円周を円周５４４で示している。なお、図２では、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄのみを記載し、部品装着ヘッド５２ｂ、５２ｃの記載が省略されている。
　第２屈折部材６３１は、部品装着ヘッド５２ｂの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。第２屈折部材６３２は、部品装着ヘッド５２ｃの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。第２屈折部材６３３は、部品装着ヘッド５２ｄの吸着部品ＰＡ２の高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。なお、既述のとおり、部品装着ヘッド５２ａの吸着部品ＰＡ１の高さに合わせて、レンズ６１２の焦点距離が設定されており、部品装着ヘッド５２ａを用いる場合は、第２屈折部材６３は不要である。
　本実施形態では、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる３つの部品装着ヘッド５２ｂ～５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、３つの第２屈折部材６３１～６３３が同心円状に配置されている。そのため、各部品装着ヘッド５２ｂ～５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２をそれぞれ設定することができ、部品装着ヘッド５２を交換する度に第２屈折部材６３を交換する必要がなく、作業工数の低減を図ることができる。
　（光源６４）
　光源６４は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射することができる。光源６４は、例えば、公知の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができ、照射する光の波長は限定されない。図２に示すように、部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上に到達すると、制御装置７から撮像部６１および光源６４に撮像開始信号が出力される。撮像開始信号が出力されると、光源６４は、撮像部６１の露光時間の間、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射する。そして、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを同時に撮像する。なお、部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上で停止することなく縦方向（矢印Ｙ１方向）に移動しながら、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを同時に撮像する。
　図５は、反射光の透過と撮像部６１の絞り６１３との関係を説明する説明図である。実線Ｌ５１は、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光の光路を示している。実線Ｌ５１で示す光路は、撮像基準部５Ｍ側に焦点Ｐ１１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ１２を有している。また、破線Ｌ５１ａは、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光の光路を示している。破線Ｌ５１ａで示す光路は、撮像基準部５Ｍ側に焦点Ｐ１１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ１２ａを有している。
　実線Ｌ５２は、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光の光路を示している。実線Ｌ５２で示す光路は、吸着部品ＰＡ１側に焦点Ｐ２１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ２２を有している。また、破線Ｌ５２ａは、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光の光路を示している。破線Ｌ５２ａで示す光路は、吸着部品ＰＡ１側に焦点Ｐ２１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ２２ａを有している。
　破線Ｌ５１ａに示すように、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光が存在する。破線Ｌ５１ａで示す光路の焦点Ｐ１２ａの位置は、実線Ｌ５１で示す光路と異なり、撮像素子６１１の撮像面からずれている。したがって、破線Ｌ５１ａで示す光路の反射光は、撮像素子６１１の撮像面上では焦点Ｐ１２からずれた位置に導光され、撮像画像においてゴーストが発生する。また、破線Ｌ５２ａに示すように、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光が存在する。破線Ｌ５２ａで示す光路の焦点Ｐ２２ａの位置は、実線Ｌ５２で示す光路と異なり、撮像素子６１１の撮像面からずれている。したがって、破線Ｌ５２ａで示す光路の反射光は、撮像素子６１１の撮像面上では焦点Ｐ２２からずれた位置に導光され、撮像画像においてゴーストが発生する。
　本実施形態では、撮像部６１は、光源６４から照射され撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち、主として部品実装機１の高さ方向（矢印Ｚ１方向）と平行な光が撮像素子６１１に達するように絞り６１３が設定されている。つまり、実線Ｌ５１で示す光路と異なる破線Ｌ５１ａで示す光路の反射光や実線Ｌ５２で示す光路と異なる破線Ｌ５２ａで示す光路の反射光は、絞り６１３によって遮られる。したがって、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１の撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１の位置認識時の誤認識を防止することができる。なお、同図では、説明の便宜上、記載を省略しているが、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介さずに撮像素子６１１に達する光に対しても同様な効果が得られる。また、撮像基準部５Ｍや吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介して撮像素子６１１に達する光に対しても同様な効果が得られる。
　また、本実施形態では、第１屈折部材６２および第２屈折部材６３は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射する光源６４よりも撮像部６１側に設けられている。そのため、光源６４から照射された光が、直接第１屈折部材６２および第２屈折部材６３に導光されて第１屈折部材６２および第２屈折部材６３で反射することを防止できる。したがって、これらの反射光によって、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの撮像に悪影響を与えることが防止される。
　（画像処理部６５）
　画像処理部６５は、撮像部６１によって撮像された撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを画像処理して、撮像基準部５Ｍに対する吸着部品ＰＡの位置を算出する。制御装置７のメモリには、予め撮像基準部５Ｍに対する各吸着部品ＰＡの正規の保持位置が記憶されている。画像処理部６５は、メモリに記憶されている撮像基準部５Ｍと撮像部６１によって撮像された撮像基準部５Ｍとを一致させる。そして、画像処理部６５は、各吸着部品ＰＡについて、メモリに記憶されている正規の保持位置と、撮像部６１によって撮像された保持位置とを比較して、各吸着部品ＰＡの位置ずれ及び角度ずれを算出する。位置ずれ及び角度ずれの算出結果に基づいて、吸着部品ＰＡの実装位置が補正される。
　（３）その他
　本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、実施形態では、３つの第２屈折部材６３が同心円状に配置されているが、第２屈折部材６３の数は３つに限定されず、吸着ノズル５３が回動する円周の直径に合わせて、適宜配置することができる。
　また、第２屈折部材６３の形状は、同心円に限定されるものではない。例えば、図４に示す吸着ノズル５３２～５３４に相当する部分に円柱状の第２屈折部材６３を点在させることもできる。なお、実施形態では、３つの第２屈折部材６３１～６３３がレンズ６１２上に載置されているが、使用する部品装着ヘッド５２に対応する第２屈折部材６３を１つレンズ６１２上に載置することもできる。そして、部品装着ヘッド５２の交換の際に、部品装着ヘッド５２と併せて第２屈折部材６３を交換しても良い。
１：部品実装機、
５２：部品装着ヘッド、
５３：吸着ノズル、５Ｍ：撮像基準部、
６：吸着部品位置検出装置、
６１：撮像部、６１１：撮像素子、６１２：レンズ、
６２：第１屈折部材、
６３：第２屈折部材、
６４：光源、
ＯＰ１：第１光路、ＯＰ２：第２光路

Claims (5)

  1. 　部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルを有する部品装着ヘッドと、
    　前記部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と前記吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して前記撮像基準部に対する前記吸着部品の位置を検出する吸着部品位置検出装置と、
    を備える部品実装機であって、
    　前記吸着部品位置検出装置は、前記部品実装機の基台側に設けられ撮像素子およびレンズを有する撮像部と、
    　前記撮像素子、前記レンズおよび前記撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材と、
    を備え、
    　前記第１屈折部材は、前記撮像素子、前記レンズおよび前記吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられていることを特徴とする部品実装機。
  2. 　前記吸着部品位置検出装置は、前記第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備え、
    　前記第２屈折部材は、前記第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられている請求項１に記載の部品実装機。
  3. 　前記部品装着ヘッドは、複数の前記吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドであり、
    　前記円周の直径が異なる複数の前記部品装着ヘッドの前記吸着部品の高さに合わせて、複数の前記第２屈折部材が同心円状に配置されている請求項２に記載の部品実装機。
  4. 　前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、
    　前記第１屈折部材は、前記光源よりも前記撮像部側に設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載の部品実装機。
  5. 　前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、
    　前記撮像部は、前記光源から照射され前記撮像基準部および前記吸着部品で反射した反射光のうち、主として前記部品実装機の高さ方向と平行な光が前記撮像素子に達するように絞りが設定されている請求項１～４のいずれか一項に記載の部品実装機。
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