(57)【要約】【課題】カメラを基板と部品の撮像に兼用可能としつつ、装着処理の高精度化を図ることができる部品装着機を提供することを目的とする。【解決手段】部品装着機は、部品撮像処理に用いられる部品用光路、および基板撮像処理に用いられ一部が仮想円の内周側を通る基板用光路をそれぞれ形成する光学装置と、仮想円の外周側においてヘッド本体に設けられ、部品撮像処理において保持部材または部品に光を照射する部品用光源装置と、部品用光源装置の下部に一体的に設けられ、基板撮像処理において基板に光を照射する基板用光源装置と、を備える。【選択図】図２
2020136424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド本体と、
鉛直軸と平行なＲ軸を中心とする仮想円上にそれぞれ配置され、基板に装着される部品を保持する複数の保持部材と、
前記Ｒ軸周りに回転可能に前記ヘッド本体に設けられ、複数の前記保持部材を昇降可能に支持するロータリヘッドと、
前記ヘッド本体に設けられ、撮像対象を撮像するカメラと、
前記カメラが前記保持部材または前記保持部材に保持された前記部品を前記撮像対象とする部品撮像処理に用いられる部品用光路、および前記カメラが前記基板を前記撮像対象とする基板撮像処理に用いられ一部が前記仮想円の内周側を通る基板用光路をそれぞれ形成する光学装置と、
前記仮想円の外周側において前記ヘッド本体に設けられ、前記部品撮像処理において前記保持部材または前記部品に光を照射する部品用光源装置と、
前記部品用光源装置の下部に一体的に設けられ、前記基板撮像処理において前記基板に光を照射する基板用光源装置と、
を備える部品装着機。
【請求項２】
前記カメラは、光軸が前記Ｒ軸と一致するように前記ヘッド本体に設けられる、請求項１に記載の部品装着機。
【請求項３】
前記部品用光源装置は、前記部品撮像処理における撮像対象に側方から光を照射し、
前記部品用光路は、前記部品撮像処理において前記撮像対象の写像が前記カメラに入射されるように屈曲した形状に形成される、請求項１または２に記載の部品装着機。
【請求項４】
前記基板用光路は、前記基板撮像処理において前記基板の写像が直線的に前記カメラに入射されるように直線状に形成される、請求項１−３の何れか一項に記載の部品装着機。
【請求項５】
前記部品装着機は、前記ロータリヘッドが前記Ｒ軸周りの所定角度に角度決めされた状態において、複数の前記保持部材の一つを選択的に昇降させる昇降装置をさらに備え、
前記光学装置は、前記カメラのカメラ視野に複数の前記保持部材が前記カメラの光軸を中心とする同一円周上に並んで収められるように前記部品用光路を形成する、請求項１−４の何れか一項に記載の部品装着機。
【請求項６】
前記部品用光源装置は、
前記カメラの光軸を中心とする円筒内面を有する環状体と、
前記環状体の前記円筒内面において周方向に所定間隔で配置され、前記カメラの光軸側に光を照射する複数の第一発光体と、を備え、
前記基板用光源装置は、前記環状体の下端面において周方向に所定間隔で配置され、下方に光を照射する複数の第二発光体を備える、請求項５に記載の部品装着機。
【請求項７】
前記部品装着機は、前記部品用光源装置および前記基板用光源装置がそれぞれ光を照射するタイミングを異ならせることにより、前記部品用光路および前記基板用光路のうち前記カメラによる撮像に有効な光路を切り換える撮像制御部をさらに備える、請求項１−６の何れか一項に記載の部品装着機。
【請求項８】
前記部品装着機は、前記部品用光路および前記基板用光路のうち一方を選択的に遮光することにより、前記部品用光路および前記基板用光路のうち前記カメラによる撮像に有効な光路を切り換える遮光装置をさらに備える、請求項１−６の何れか一項に記載の部品装着機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品装着機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品装着機は、基板に部品を装着する装着処理を実行する。部品装着機は、基板カメラにより基板を撮像し、機内に位置決めされた基板の位置を認識する。また、部品装着機は、部品カメラにより部品を撮像し、保持部材による部品の保持状態を認識する。部品装着機は、認識した基板の位置や部品の保持状態に応じて装着ヘッドの移動を制御することによって装着精度の向上を図っている（特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９４９９０号公報
【特許文献２】特開２００９−２８３５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような装着処理では、基板カメラと装着ヘッドとが規定の位置関係にあることを前提としている。そのため、装着ヘッドに対して基板カメラが例えば設置上の誤差を含むと、装着ヘッドの移動の制御に影響するおそれがある。これは、装着ヘッドに対する基板カメラの設計上の距離が長くなるほど誤差を含みやすくなると考えられる。
【０００５】
本明細書は、カメラを基板と部品の撮像に兼用可能としつつ、装着処理の高精度化を図ることができる部品装着機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、ヘッド本体と、鉛直軸と平行なＲ軸を中心とする仮想円上にそれぞれ配置され、基板に装着される部品を保持する複数の保持部材と、前記Ｒ軸周りに回転可能に前記ヘッド本体に設けられ、複数の前記保持部材を昇降可能に支持するロータリヘッドと、前記ヘッド本体に設けられ、撮像対象を撮像するカメラと、前記カメラが前記保持部材または前記保持部材に保持された前記部品を前記撮像対象とする部品撮像処理に用いられる部品用光路、および前記カメラが前記基板を前記撮像対象とする基板撮像処理に用いられ一部が前記仮想円の内周側を通る基板用光路をそれぞれ形成する光学装置と、前記仮想円の外周側において前記ヘッド本体に設けられ、前記部品撮像処理において前記保持部材または前記部品に光を照射する部品用光源装置と、前記部品用光源装置の下部に一体的に設けられ、前記基板撮像処理において前記基板に光を照射する基板用光源装置と、を備える部品装着機を開示する。
【発明の効果】
【０００７】
このような構成によると、部品用光路および基板用光路が形成されるとともに、各光源装置により撮像対象に光を照射する。これにより、カメラを基板撮像処理と部品撮像処理に兼用することができる。つまり、カメラは、基板カメラおよび部品カメラとして機能する。さらに、基板用光路は、少なくとも一部が仮想円の内周側を通るように形成される。これにより、従来と比較して装着ヘッドの基準位置にカメラが接近または一致させることになり、装着ヘッドに対するカメラの設置上の誤差を低減することができる。結果として、装着処理の高精度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態における部品装着機の構成を示す模式図である。
【図２】装着ヘッドの一部を模式的に示す側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】部品撮像処理により取得された画像データおよびカメラ視野を示す図である。
【図５】校正処理におけるヘッドカメラユニットと部品カメラの位置関係を示す模式図である。
【図６】ヘッドカメラユニットおよび部品カメラの位置関係および校正値を示す図である。
【図７】変形態様における遮光装置を備える装着ヘッドの一部を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．部品装着機１の構成
部品装着機１は、基板に部品を装着する装着処理を実行する。以下の説明において、水平方向あって部品装着機１の左右方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向であって部品装着機１の前後方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に直交する鉛直方向（図１の前後方向）をＺ方向とする。
【００１０】
部品装着機１は、図１に示すように、基板９０をＸ方向に搬送する基板搬送装置１１を備える。基板搬送装置１１は、ベルトコンベアなどにより構成される。基板搬送装置１１は、基板９０を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９０を機内の所定位置に位置決めする。基板搬送装置１１は、装着処理が終了した後に、基板９０を部品装着機１の機外に搬出する。
【００１１】
部品装着機１は、基板９０に装着される部品９１（図２を参照）を供給する部品供給装置１２を備える。本実施形態において、部品供給装置１２は、複数のスロット１２１にセットされたフィーダ１２２を備える。フィーダ１２２は、多数の部品９１が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品９１を採取可能に供給する。
【００１２】
部品装着機１は、部品供給装置１２により供給された部品９１を基板９０に移載する部品移載装置１３を備える。部品移載装置１３は、基板搬送装置１１により機内に搬入された基板９０における所定の装着位置に部品９１を移載することにより装着する。本実施形態において、部品移載装置１３は、直動機構であるヘッド駆動部１３１により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。移動台１３２には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド２０が交換可能に固定される。
【００１３】
装着ヘッド２０は、部品供給装置１２により供給される部品９１を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する。本実施形態において、装着ヘッド２０は、８つの保持部材を支持する。上記の保持部材としては、例えば供給される負圧エアにより部品９１を吸着して保持する吸着ノズル２６（図２を参照）や、部品９１をクランプして保持するチャックなどが採用され得る。装着ヘッド２０の詳細構成については後述する。
【００１４】
部品装着機１は、保持部材（吸着ノズル２６）に保持された部品９１を下方から撮像する部品カメラ４１を備える。部品カメラ４１は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式である。部品カメラ４１は、外部から入力する制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。本実施形態において、部品カメラ４１の上部には、入射光を透過する保護ガラス４１ａの規定位置には、測定マークＭｓが設けられている（図１および図５を参照）。
【００１５】
部品装着機１は、装着ヘッド２０に設けられ、撮像対象を撮像するヘッドカメラユニット５０を備える。ヘッドカメラユニット５０は、保持部材（吸着ノズル２６）またはこれに保持された部品９１を撮像対象とする部品撮像処理を実行する。また、ヘッドカメラユニット５０は、基板カメラとして機能し、機内に位置決めされた基板９０を撮像対象とする基板撮像処理を実行する。ヘッドカメラユニット５０は、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット５０の詳細構成については後述する。
【００１６】
部品装着機１は、基板９０に部品９１を装着する装着処理を実行する制御装置８０を備える。制御装置８０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置８０は、装着処理において、各種センサから出力される情報や測定値、画像処理の結果、基板９０上の装着位置を指定する制御プログラムなどに基づいて、装着ヘッド２０の動作を制御する。これにより、装着ヘッド２０に支持された吸着ノズル２６の位置および角度が制御される。
【００１７】
本実施形態において、制御装置８０は、撮像制御部８１を有する。撮像制御部８１は、部品カメラ４１およびヘッドカメラユニット５０の撮像を制御する。本実施形態において、撮像制御部８１は、ヘッドカメラユニット５０を基板撮像処理および部品撮像処理に兼用する際に、それぞれの撮像に有効な光路を切り換えるように制御を行う。撮像制御部８１による光路の切り換えの詳細については後述する。
【００１８】
制御装置８０は、校正処理部８２を有する。校正処理部８２は、部品カメラ４１およびヘッドカメラユニット５０の撮像によりそれぞれ取得した画像データに基づいて、部品装着機１の基準座標に対する装着ヘッド２０の位置を校正する。校正処理部８２は、上記の校正処理によって機内における装着ヘッド２０の位置を正確に割り出す。これにより、装着ヘッド２０の組み付け誤差、移動台１３２に対する装着ヘッド２０の取り付け誤差などを吸収して、装着精度の向上が図られている。
【００１９】
２．装着ヘッド２０の詳細構成
装着ヘッド２０は、図２に示すように、ヘッド本体２１を備える。ヘッド本体２１は、移動台１３２に着脱可能に設けられるフレーム部材である。ヘッド本体２１には、センターシャフト２２が鉛直軸（Ｚ軸）に平行なＲ軸周りに回転可能に設けられる。センターシャフト２２は、全体形状としては中空の円筒状に形成される。センターシャフト２２の内周側には、ヘッドカメラユニット５０が撮像に用いる光路が形成される。
【００２０】
装着ヘッド２０は、ロータリヘッド２３を備える。ロータリヘッド２３は、ヘッド本体２１に対してＲ軸周りに回転可能に設けられる。本実施形態において、ロータリヘッドは、センターシャフト２２の下端部に設けられ、センターシャフト２２と一体的にＲ軸周りに回転可能に構成される。ロータリヘッド２３は、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（例えば、８本）のシリンジ２４をＺ方向に摺動可能に保持する。ロータリヘッド２３は、ロータリヘッド回転装置２５による回転駆動力によりセンターシャフト２２を介してＲ軸周りに回転する。
【００２１】
装着ヘッド２０は、Ｒ軸を中心とする仮想円Ｃｍ上にそれぞれ配置される複数の保持部材を備える。本実施形態において、保持部材は、シリンジ２４の下端部に着脱可能に取り付けられる吸着ノズル２６である。複数の吸着ノズル２６のそれぞれは、供給される負圧エアにより部品９１を吸着して保持する。複数の吸着ノズル２６のそれぞれは、シリンジ２４の外周側に設けられた弾性部材の弾性力により上方に付勢され、外力を加えられていない状態において上昇端に位置する。
【００２２】
装着ヘッド２０は、吸着ノズル２６を昇降させる昇降装置３０を備える。本実施形態において、昇降装置３０は、ロータリヘッド２３がＲ軸周りの所定角度に角度決めされた状態において、複数の吸着ノズル２６の一つを選択的に昇降させる。具体的には、昇降装置３０は、図２に示すように、プッシャ３１と、スリーブ３２と、プッシャ駆動部３３と、プッシャ回転装置３４とを備える。
【００２３】
プッシャ３１は、センターシャフト２２の外周側に配置される軸部３１ａを有する。軸部３１ａは、センターシャフト２２に対してＺ軸方向に相対移動可能に、且つＲ軸周りに相対回転可能に設けられる。軸部３１ａの下端部には、Ｒ軸を中心とする径方向外方に延びる爪部３１ｂが設けられる。スリーブ３２は、プッシャ３１の軸部３１ａの外周側に配置される。スリーブ３２は、軸部３１ａに対してＺ軸方向に相対移動可能に設けられ、且つＲ軸周りの相対回転を規制される。
【００２４】
プッシャ駆動部３３は、例えばボールねじ機構などの直動機構によりプッシャ３１を昇降させる。プッシャ回転装置３４は、スリーブ３２を介してプッシャ３１をＲ軸周りに回転させる。上記のような構成により、複数の吸着ノズル２６は、ロータリヘッド回転装置２５の駆動に伴ってロータリヘッド２３が回転することにより、Ｒ軸周りの規定角度に角度決めされる。
【００２５】
また、上記のロータリヘッド２３の動作に並行して、プッシャ回転装置３４の駆動によりスリーブ３２を介してプッシャ３１が回転され、爪部３１ｂが複数のシリンジ２４の何れか一つの上端部の上方に角度決めされる。その後に、プッシャ駆動部３３の駆動によりプッシャ３１が下降されると、爪部３１ｂに押圧されたシリンジ２４は、弾性部材の弾性力に抗して下降する。これにより、シリンジ２４に取り付けられた吸着ノズル２６は、所定のＺ方向位置まで下降される。
【００２６】
このように、本実施形態の昇降装置３０は、ロータリヘッド２３がＲ軸周りの所定角度に角度決めされた状態において、複数の吸着ノズル２６の一つを選択的に昇降させることが可能なタイプを採用する。上記のような構成からなる装着ヘッド２０は、部品装着機１の制御装置８０と通信可能に接続される。装着ヘッド２０は、制御装置８０から入力した指令や装着ヘッド２０内の各種センサの検出値などに基づいて、ロータリヘッド回転装置２５、プッシャ駆動部３３、およびプッシャ回転装置３４の動作を制御される。
【００２７】
３．ヘッドカメラユニット５０の詳細構成
ヘッドカメラユニット５０は、上記のように、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。本実施形態において、ヘッドカメラユニット５０は、制御装置８０による撮像指令に基づいて、吸着ノズル２６および吸着ノズル２６に保持された部品９１を撮像対象とする部品撮像処理、および基板９０を撮像対象とする基板撮像処理を実行する。
【００２８】
また、本実施形態において、ヘッドカメラユニット５０は、部品撮像処理において、吸着ノズル２６および部品９１をＺ軸に直交する側方から撮像する。部品撮像処理による画像データＤｍ（図４を参照）は、制御装置８０に送出され、装着処理における部品９１の保持検査などに用いられる。ヘッドカメラユニット５０は、図２に示すように、カメラ５１を備える。カメラ５１は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式である。
【００２９】
カメラ５１は、装着ヘッド２０に設けられ、カメラ視野Ｆｖ（図４および図５を参照）に収められた撮像対象（吸着ノズル２６、部品９１、および基板９０）を撮像する。本実施形態において、カメラ５１は、光軸Ａｐが鉛直軸（Ｚ軸およびＲ軸）に平行となるようにブラケット（図示しない）を介してヘッド本体２１に設けられる。より具体的には、カメラ５１は、光軸ＡｐがＲ軸に一致するように設置される。
【００３０】
ヘッドカメラユニット５０は、光学装置５３を備える。光学装置５３は、部品撮像処理に用いられる部品用光路Ｌｐ、および基板撮像処理に用いられる基板用光路Ｌｃをそれぞれ形成する。本実施形態において、光学装置５３は、Ｒ軸を中心とする円錐形状のハーフミラーにより形成される。光学装置５３は、装着ヘッド２０の下端部であって、上昇端に位置する吸着ノズル２６の先端部と同程度の高さに配置される。
【００３１】
本実施形態において、部品用光路Ｌｐは、部品撮像処理において後述する部品用光源装置６０が撮像対象（吸着ノズル２６または部品９１）に側方から光を照射したときに、撮像対象の写像がカメラ５１に入射されるように屈曲した形状に形成される。そして、光学装置５３は、図２および図４に示すように、カメラ５１のカメラ視野Ｆｖに複数の吸着ノズル２６がカメラ５１の光軸Ａｐを中心とする同一円周上に並んで収められるように部品用光路Ｌｐを形成する。
【００３２】
これにより、部品撮像処理により取得された画像データＤｍは、図４に示すように、複数の吸着ノズル２６が中心から放射状に配置され、外縁に向かうほど実寸と比較して拡大された写像を収める。制御装置８０は、例えば部品９１の保持検査において、必要な範囲を画像データＤｍから抽出し、当該範囲の寸法的な歪みを加味した画像処理を行う。
【００３３】
また、光学装置５３が形成する基板用光路Ｌｃは、一部が仮想円Ｃｍの内周側を通る。ここで、仮想円Ｃｍとは、ロータリヘッド２３においてＲ軸を中心として複数の吸着ノズル２６（およびシリンジ２４）が配置される円であり、複数の吸着ノズル２６の中心を通る円である。基板用光路Ｌｃは、上昇端に位置する吸着ノズル２６の先端部に仮想円Ｃｍを描いたときに、当該仮想円Ｃｍの内周側を通る。本実施形態において、基板用光路Ｌｃは、図２に示すように、基板撮像処理において基板９０の写像が直線的にカメラ５１に入射されるように直線状に形成される。
【００３４】
ヘッドカメラユニット５０は、対応する撮像処理において撮像対象に光を照射する部品用光源装置６０および基板用光源装置７０を備える。部品用光源装置６０は、仮想円Ｃｍの外周側においてヘッド本体２１に設けられる。本実施形態において、部品用光源装置６０は、部品撮像処理において撮像対象に光を側方から照射する。本実施形態において、部品撮像処理における撮像対象は、吸着ノズル２６および部品９１の少なくとも一方である。
【００３５】
詳細には、部品用光源装置６０は、図２および図３に示すように、環状体６１と複数の第一発光体６２とを備える。環状体６１は、複数の吸着ノズル２６および基板用光路Ｌｃが通過可能な開口を有する有底筒状に形成される。このような構成により、環状体６１は、カメラ５１の光軸Ａｐを中心とする円筒内面６１ａ、および底部を構成する下端面６１ｂを有する。複数の第一発光体６２は、環状体６１の円筒内面６１ａにおいて周方向に所定間隔で配置される。複数の第一発光体６２は、カメラ５１の光軸Ａｐ側に光を照射する。
【００３６】
基板用光源装置７０は、基板撮像処理において基板に光を照射する。基板用光源装置７０は、部品用光源装置６０の下部に一体的に設けられる。これにより、部品用光源装置６０および基板用光源装置７０は、ユニット化された状態で装着ヘッド２０に取り付け可能に構成される。また、本実施形態において、基板用光源装置７０は、環状体６１の下端面６１ｂにおいて周方向に所定間隔で配置される複数の第二発光体７１を備える。複数の第二発光体７１は、下方に光を照射する。これにより、例えば基板９０が撮像対象の場合に、基板用光源装置７０は、複数の第二発光体７１を発光させて、基板９０に光を照射する。
【００３７】
４．部品装着機１による撮像処理
部品装着機１は、基板９０に部品９１を装着する装着処理を実行する。制御装置８０は、装着処理において、装着ヘッド２０に支持される複数の吸着ノズル２６により部品９１を吸着させた後に、部品カメラ４１により下方から全ての部品９１を撮像する。制御装置８０は、上記の撮像により取得した画像データに基づいて、部品９１が吸着ノズル２６に吸着されているかの検査、および部品９１の姿勢などを認識する。
【００３８】
制御装置８０は、装着処理において、上記のような画像処理に加えて、ヘッドカメラユニット５０の部品撮像処理および基板撮像処理により取得した画像データを用いた画像処理を行う。より詳細には、制御装置８０は、部品カメラ４１による撮像の後であって、基板９０に部品９１を装着するために吸着ノズル２６を昇降させた前後において、部品撮像処理を行う。
【００３９】
ところで、上記のような構成からなるヘッドカメラユニット５０によると、部品用光路Ｌｐおよび基板用光路Ｌｃが共に形成された状態にある。そのため、カメラ５１のカメラ視野Ｆｖには、両方の光路からの光が入射される。そこで、撮像制御部８１は、部品用光源装置６０および基板用光源装置７０がそれぞれ光を照射するタイミングを異ならせることにより、部品用光路Ｌｐおよび基板用光路Ｌｃのうちカメラ５１による撮像に有効な光路を切り換える。
【００４０】
ここで、部品装着機１の機内は比較的暗く、ヘッドカメラユニット５０は、自然光のみでは撮像に必要な光量を得られない。つまり、両方の光路が形成されていたとしても光源により撮像対象に光を照射しなければ、各光路を撮像に有効にできない。そこで、撮像制御部８１は、上記のように部品用光源装置６０および基板用光源装置７０の発光タイミングをずらすことによって、撮像に有効な光路を切り換える構成を採用する。
【００４１】
撮像制御部８１は、部品撮像処理において部品用光源装置６０の複数の第一発光体６２を発光させて、撮像対象である複数の吸着ノズル２６の外周側から光を照射させる。これにより、部品用光路Ｌｐが撮像に有効となり、吸着ノズル２６および部品９１をシルエット像とする写像は、光学装置５３により屈曲する部品用光路Ｌｐに沿ってカメラ５１に入射される。結果として、制御装置８０は、図４に示すような画像データＤｍを取得する。
【００４２】
制御装置８０は、外縁に向かうほど実寸と比較して拡大された写像を収める画像データＤｍに対して、抽出処理を行う。具体的には、制御装置８０は、例えば装着処理において部品９１を装着した直後の吸着ノズル２６、および昇降動作により部品９１を装着する直前の吸着ノズル２６に保持された部品９１を含む範囲を抽出する。次に、制御装置８０は、抽出範囲に対して歪みを補正するとともに、例えば二値化やエッジ処理などの画像処理を行う。
【００４３】
上記のような画像処理により、制御装置８０は、部品９１の装着を試行した吸着ノズル２６が部品９１を持ち帰っていないかを判定する。また、制御装置８０は、部品９１の装着を試行する吸着ノズル２６に保持された部品９１が正常と認められる姿勢にあるか否かを判定する。制御装置８０は、上記の判定において正常と認識した場合に、部品カメラ４１およびヘッドカメラユニット５０の撮像により認識した部品９１の姿勢に基づいて、ロータリヘッド２３を所定量だけ回転させて、吸着ノズル２６に保持された部品９１を角度決めする。
【００４４】
また、制御装置８０は、部品９１の装着を試行する吸着ノズル２６が基板９０における装着位置の上方に位置するように装着ヘッド２０を移動させる。さらに、制御装置８０は、昇降装置３０を駆動させて、上記の吸着ノズル２６を支持するシリンジ２４に対してプッシャ３１を角度決めする。制御装置８０は、上記の吸着ノズル２６が装着位置の上方に位置決めされた後に、昇降装置３０により吸着ノズル２６を下降させて部品９１の装着を試行する。
【００４５】
ところで、上記のような装着処理を正確に実行するには、基板搬送装置１１により機内に位置決めされた基板９０の位置を取得する必要がある。そこで、制御装置８０は、基板９０が機内で位置決めされた後に、基板９０の位置を取得するために基板撮像処理を行う。詳細には、制御装置８０は、先ず基板９０の上面に付された基板マークＭｃの上方にカメラ５１が位置するように装着ヘッド２０を移動させる。これにより、カメラ５１のカメラ視野Ｆｖに基板マークＭｃが収まった状態となる。
【００４６】
次に、撮像制御部８１は、基板撮像処理において基板用光源装置７０の複数の第二発光体７１を発光させて、撮像対象である基板９０の上方から光を照射させる。これにより、基板用光路Ｌｃが撮像に有効となり、基板９０の上面で反射した光に含まれる基板マークＭｃの写像は、光学装置５３を透過し直線状の基板用光路Ｌｃに沿ってカメラ５１に入射される。制御装置８０は、基板９０の上面に付された複数の基板マークＭｃについて、それぞれ上記の基板撮像処理を行う。
【００４７】
制御装置８０は、複数回に亘る基板撮像処理により取得した複数の画像データにおける基板マークＭｃの位置座標、およびそれぞれの基板撮像処理を実行した際の装着ヘッド２０の位置座標に基づいて、位置決めされた基板９０の位置を算出する。制御装置８０は、以降の装着処理において、取得した基板９０の位置に基づく座標系に対応した装着位置に部品９１を装着する。
【００４８】
５．部品装着機１による校正処理
ここで、一般的な部品装着機は、上記のように基板マークを撮像可能な基板カメラ（本実施形態ではカメラ５１）により撮像を行い、画像処理により取得した基板の位置に対応した装着処理を実行する。より正確には、部品装着機１は、取得した基板の位置に対して、装着ヘッドの基準位置の移動を制御する。このとき、基板マークを撮像する基板カメラと、装着ヘッドの基準位置との位置関係は、例えば設計上の距離を参照して割り出される。
【００４９】
つまり、従来の部品装着機は、基板カメラと装着ヘッドの基準位置とが規定の位置関係にあることを前提として、基板の位置を取得している。そのため、装着ヘッドに対して基板カメラが例えば設置上の誤差を含むと、取得した基板の位置に誤差が含まれ、結果として装着ヘッドの移動の制御に影響するおそれがある。これは、装着ヘッドに対する基板カメラの設計上の距離が長くなるほど誤差を含みやすくなると考えられる。
【００５０】
そこで、本実施形態の制御装置８０の校正処理部８２は、部品カメラ４１およびヘッドカメラユニット５０を用いて、機内における装着ヘッド２０の位置を校正する校正処理を実行する。具体的には、校正処理部８２は、先ず部品カメラ４１の上面に付された測定マークＭｓがカメラ５１のカメラ視野Ｆｖに収まるように装着ヘッド２０を移動させる。これにより、図５に示すように、ヘッドカメラユニット５０が部品カメラ４１の測定マークＭｓを撮像可能な状態となり、且つ部品カメラ４１がヘッドカメラユニット５０の下部に付されたヘッドマークＭｈを撮像可能な状態となる。
【００５１】
上記の測定マークＭｓは、部品カメラ４１の保護ガラス４１ａの規定位置に付されている。また、ヘッドマークＭｈは、図６に示すように、例えばＲ軸および光軸Ａｐを中心とする同心円状に所定の間隔で付された複数（本実施形態において４つ）の円形状により構成される。校正処理部８２は、部品カメラ４１の撮像により取得した画像データにおけるヘッドマークＭｈの位置座標、ヘッドカメラユニット５０の撮像により取得した画像データにおける測定マークＭｓの位置座標、および撮像処理を実行した際の装着ヘッド２０の位置座標に基づいて、校正値ΔＢを算出する。
【００５２】
なお、本実施形態の構成によると、ヘッドカメラユニット５０のカメラ５１の光軸ＡｐがＲ軸と一致しており、Ｒ軸上に装着ヘッド２０の基準位置を設定している。このような構成によると、装着ヘッド２０に対して校正処理に用いられるカメラ５１を最も接近させた状態にでき、両者間における設置上の誤差を低減することができる。
【００５３】
また、従来構成と比較して、装着ヘッド２０の基準位置を示すヘッドマークＭｈにカメラ５１が接近するため、カメラ５１のカメラ視野Ｆｖに測定マークＭｓを収めたときに、同時に部品カメラ４１のカメラ視野にヘッドマークＭｈを収めることができる。これにより、部品カメラ４１によるヘッドマークＭｈの撮像処理と、カメラ５１による測定マークＭｓの撮像処理との間で装着ヘッド２０の移動を省略することができる。よって、校正処理の実行中において装着ヘッド２０の移動に伴う誤差の発生を防止することができる。
【００５４】
このように、校正処理部８２は、校正値ΔＢを算出し、機内における装着ヘッド２０の基準位置を正確に割り出す。そして、制御装置８０は、校正処理部８２により算出された校正値ΔＢに基づいて、装着ヘッド２０の基準位置を所定の位置座標に移動させるように制御する。これにより、装着ヘッド２０の組み付け誤差、移動台１３２に対する装着ヘッド２０の取り付け誤差などを吸収して、装着精度の向上が図られている。
【００５５】
６．実施形態の構成による効果
実施形態の部品装着機１は、部品撮像処理に用いられる部品用光路Ｌｐ、およびカメラ５１が基板９０を撮像対象とする基板撮像処理に用いられ一部が仮想円Ｃｍの内周側を通る基板用光路Ｌｃをそれぞれ形成する光学装置５３を備える。また、部品装着機１は、部品撮像処理において吸着ノズル２６または部品９１に光を照射する部品用光源装置６０と、部品用光源装置６０の下部に一体的に設けられ、基板撮像処理において基板９０に光を照射する基板用光源装置７０と、を備える。
【００５６】
このような構成によると、部品用光路Ｌｐおよび基板用光路Ｌｃが形成されるとともに、それぞれの部品用光源装置６０および基板用光源装置７０により撮像対象に光を照射する。これにより、カメラ５１を基板撮像処理と部品撮像処理に兼用することができる。つまり、カメラ５１は、基板カメラおよび部品カメラとして機能する。さらに、基板用光路Ｌｃは、少なくとも一部が仮想円Ｃｍの内周側を通るように形成される。これにより、従来と比較して装着ヘッド２０の基準位置にカメラ５１が接近または一致させることになり、装着ヘッド２０に対するカメラ５１の設置上の誤差を低減することができる。結果として、装着処理の高精度化を図ることができる。
【００５７】
７．実施形態の変形態様
７−１．基板用光路Ｌｃ、部品用光路Ｌｐ、および撮像対象について
実施形態において、カメラ５１は、光軸ＡｐがＲ軸と一致するようにヘッド本体２１に設けられる。さらに、基板用光路Ｌｃは、基板９０の写像が直線的にカメラ５１に入射されるように直線状に形成される。これに対して、ヘッドカメラユニット５０は、基板用光路Ｌｃの少なくとも一部が仮想円Ｃｍの内周側を通る構成であれば、種々の態様を採用し得る。
【００５８】
例えば、ヘッドカメラユニット５０は、図７に示すように、装着ヘッド２０の上部（例えば、センターシャフト２２の上端付近）に光軸ＡｐがＹ方向に平行となるように設けられたカメラ５１を備える構成としてもよい。このような構成において、基板用光路Ｌｃは、仮想円Ｃｍの内周側を通過した後に、装着ヘッド２０の上部に設けられた光学部材（例えば、ミラー）によりカメラ５１の光軸Ａｐに平行となるように屈曲される。このような構成によると、長手方向が光軸Ａｐ方向であるカメラ５１を倒して設置できるので、装着ヘッド２０のＺ方向の寸法を小さくできる。
【００５９】
また、上記のような構成において、部品用光路Ｌｐは、図７に示すように、ロータリヘッド２３の外側を通ってカメラ５１に光を入射するように屈曲した形状に形成されてもよい。また、実施形態において、ヘッドカメラユニット５０は、部品撮像処理において吸着ノズル２６および部品９１を側方から撮像する。これに対して、ヘッドカメラユニット５０は、光学装置５３の構成によっては、吸着ノズル２６や部品９１を下方や上方から撮像可能としてもよい。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。
【００６０】
また、ヘッドカメラユニット５０は、吸着ノズル２６、吸着ノズル２６に保持された部品９１、基板９０の基板マークＭｃ、部品カメラ４１の測定マークＭｓを撮像対象とした。これに対して、ヘッドカメラユニット５０は、上記の他に、例えば装着ヘッド２０の構成機器（例えば、シリンジ２４、プッシャ３１、スリーブ３２など）や、基板９０の基板マークＭｃ以外の特徴部（例えば、装着済みの部品９１、はんだ、パターン、ホールなど）を撮像対象としてもよい。
【００６１】
７−２．部品用光源装置６０および基板用光源装置７０について
実施形態において、部品用光源装置６０は、環状体６１と、環状体６１の円筒内面６１ａに全周に亘って配置された複数の第一発光体６２とを備える。このような部品用光源装置６０により撮像対象である吸着ノズル２６または部品９１に光が照射され、画像データＤｍには、全ての撮像対象が含まれる（図４を参照）。
【００６２】
そして、制御装置８０は、各処理に応じて必要な範囲を画像データＤｍから抽出する。これに対して、部品用光源装置６０は、部品撮像処理においてすべての第一発光体６２を発光させずに、例えば後の抽出処理において抽出される範囲に対応した第一発光体６２のみを部分的に発光させる構成としてもよい。
【００６３】
また、実施形態において、制御装置８０は、撮像制御部８１により部品用光源装置６０および基板用光源装置７０の発光タイミングをずらすことによって、撮像に有効な光路（部品用光路Ｌｐ、基板用光路Ｌｃ）を切り換える。これに対して、制御装置８０は、発光タイミングによらず、撮像に有効な光路を切り換える構成としてもよい。具体的には、ヘッドカメラユニット１５０は、図７に示すように遮光装置１５４を備える。
【００６４】
遮光装置１５４は、部品用光路Ｌｐおよび基板用光路Ｌｃのうち一方を選択的に遮光する。遮光装置１５４は、ヘッド本体２１に設けられる第一遮光板１５５および第二遮光板１５６を有する。第一遮光板１５５は、動作状態において部品用光路Ｌｐを遮光する。また、第二遮光板１５６は、動作状態において基板用光路Ｌｃを遮光する。
【００６５】
遮光装置１５４は、部品撮像処理および基板撮像処理に応じて第一遮光板１５５および第二遮光板１５６の動作状態を制御する。これにより、例えば部品用光源装置６０および基板用光源装置７０の発光状態によらず、部品用光路Ｌｐおよび基板用光路Ｌｃの一方のみが撮像に有効な光路となるように切り換えることが可能となる。
【００６６】
７−３．装着ヘッド２０および保持部材について
実施形態において、装着ヘッド２０は、ロータリヘッド２３がＲ軸周りの所定角度に角度決めされた状態において、複数の吸着ノズル２６の一つを選択的に昇降可能な昇降装置３０を備える構成とした。これに対して、装着ヘッド２０は、図７に示すように、ロータリヘッド２３を複数の割り出し角度の一つに角度決めすることにより昇降位置にある吸着ノズル２６を昇降させるとともに、これらの動作に独立して吸着ノズル２６を中心軸（θ軸）周りに自転可能とする構成を採用してもよい。
【００６７】
実施形態において、部品９１を保持する保持部材は、負圧エアにより吸着して部品９１を保持する吸着ノズル２６である。これに対して、保持部材は、開閉可能な複数の爪により部品９１を挟んで保持するチャックや、磁力により部品９１を保持する電磁石などを採用し得る。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６８】
１：部品装着機、  ２０：装着ヘッド、  ２１：ヘッド本体、  ２３：ロータリヘッド、  ２６：吸着ノズル（保持部材、撮像対象）、  ３０：昇降装置、  ５０，１５０：ヘッドカメラユニット、  ５１：カメラ、  ５３：光学装置、  １５４：遮光装置、  ６０：部品用光源装置、  ６１：環状体、  ６１ａ：円筒内面、  ６１ｂ：下端面、  ６２：第一発光体、  ７０：基板用光源装置、  ７１：第二発光体、  ８０：制御装置、  ８１：撮像制御部、  ８２：校正処理部、  ９０：基板、  ９１：部品（撮像対象）、  Ｄｍ：画像データ、  Ｆｖ：カメラ視野、  Ｃｍ：仮想円、  Ｌｐ：部品用光路、  Ｌｃ：基板用光路、  Ｍｈ：ヘッドマーク、  Ｍｓ：測定マーク、  Ｍｃ：基板マーク、  Ａｐ：（カメラの）光軸
【図１】
2020136424.tif 000003
【図２】
2020136424.tif 000004
【図３】
2020136424.tif 000005
【図４】
2020136424.tif 000006
【図５】
2020136424.tif 000007
【図６】
2020136424.tif 000008
【図７】
2020136424.tif 000009