(57)【要約】【課題】  高輝度照明を使って部品認識処理の高速化を図る一方で、コンパクトで合理的な構成を達成する。【解決手段】  複数の実装用ヘッド１６が搭載されたヘッドユニット６により部品供給位置から部品を吸着してプリント基板上に実装する表面実装機において、ヘッドユニット６に移動可能に搭載された撮像用ユニット２０により前記ヘッド１６の吸着部品Ｐを撮像し画像認識するものを対象とする。この撮像用ユニット２０には、部品Ｐを撮像するカメラ２４と部品撮像時に照明光を照射する第１，第２の照明部２６，２７が設けられている。これら照明部２６，２７のうち第１照明部２６は、当該照明部２６から離間した位置に配置される光源装置３０から光ファイバ３２を通じて導光される光を部品に対して照射するように構成されている。【選択図】      図３
2006059981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品吸着用の複数のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送するとともに、この搬送中に前記ヘッドユニット又はこのヘッドユニットを支持する支持部材に移動可能に搭載された撮像用ユニットにより前記ヘッドに吸着された部品を撮像して該部品の吸着状態を画像認識するように構成された部品搬送装置において、
前記撮像用ユニットに、部品を撮像する撮像手段と部品撮像時に照明光を照射する照明部とを備え、この照明部は、当該照明部の位置から離間して配置される照明光源から光ファイバを介して導光される光を部品に対して照射するように構成されていることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品搬送装置において、
前記ヘッドユニットに対して撮像用ユニットが移動可能に設けられるものであって、前記照明光源が前記ヘッドユニットに搭載されていることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の部品搬送装置において、
撮像手段と部品の被撮像位置との間に前記照明部が設けられ、複数の前記光ファイバが、それぞれ光の出射端を照明光の照射方向に向け、かつ周方向に並んだ状態で前記照明部に配置されていることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項４】
部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、
前記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
【請求項５】
部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、
前記部品供給部から試験手段に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するとともに、その搬送途中で部品の吸着状態を画像認識するように構成された部品搬送装置、この部品搬送装置を有する表面実装機および部品試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、実装用ヘッドを搭載したヘッドユニットをＸＹ平面上に移動可能に設け、部品供給部からＩＣ等のチップ部品を負圧吸着してプリント基板上に搬送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。
【０００３】
この種の表面実装機においては、精度よく、かつ効率的に部品を実装することが要求されており、近年では、ヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを搭載して一度に複数の部品を吸着できるようにするとともに、ＣＣＤラインセンサを備えたカメラおよび照明装置等を備えた撮像ユニットをヘッドユニットに設け、部品吸着後、プリント基板上への移動中に、撮像用ユニットを各実装用ヘッドに対して相対的に移動させながら各実装用ヘッドによる部品の吸着状態を撮像、画像認識して吸着ずれ補正を行うようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−３２０２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の表面実装機において、撮像用ユニットの照明装置としてはＬＥＤ照明や蛍光灯照明が用いられているが、近年、実装速度の高速化に伴う部品認識処理の高速化の要請から、より高輝度の照明装置を使用して部品当たりの撮像時間を短縮することが行われており、例えば多数の高輝度ＬＥＤをカメラ（レンズ）回りに２重、３重、多いものではそれ以上に並べた照明装置が多く用いられている。
【０００５】
ところが、このように多数のＬＥＤを備えた照明装置ではその占有スペースが大きくなり配置の自由度が制限される。また、撮像用ユニットの大型化、重量化を招くこととなり、これが部品認識のための撮像用ユニットの動作速度を高める上での弊害になるという問題がある。
【０００６】
なお、電子部品を吸着ヘッドにより負圧吸着した状態で試験装置に搬送して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置が知られているが、この種の装置についても高速化の要請から部品認識時に高輝度照明を用いる必要があり、上述したような表面実装機と同様のヘッドユニット構造（ヘッドユニットに撮像用ユニットを搭載する構造）を有するものでは同様の問題がある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、表面実装機や部品試験装置において、高輝度照明を使って部品認識処理の高速化を図る一方で、コンパクトで合理的な構成を達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る部品搬送装置は、部品吸着用の複数のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送するとともに、この搬送中に前記ヘッドユニット又はこのヘッドユニットを支持する支持部材に移動可能に搭載された撮像用ユニットにより前記ヘッドに吸着された部品を撮像して該部品の吸着状態を画像認識するように構成された部品搬送装置において、前記撮像用ユニットに、部品を撮像する撮像手段と部品撮像時に照明光を照射する照明部とを備え、この照明部は、当該照明部の位置から離間して配置される照明光源から光ファイバを介して導光される光を部品に対して照射するように構成されているものである（請求項１）。
【０００９】
この部品搬送装置によると、照明部にはＬＥＤや蛍光灯に比べて占有スペースが遙かに小さい光ファイバが配置されるだけとなるため照明部がコンパクトな構成となる。また、照明光源の配置の自由度が高まるので、余裕のあるスペースに照明光源を配置することで、高輝度照明を提供しながらも全体として撮像用ユニットをコンパクトに構成することが可能となる。
【００１０】
この構成において、特にヘッドユニットに対して撮像用ユニットが移動可能に設けられるものでは、照明光源がヘッドユニットに搭載されているのが好ましい（請求項２）。
【００１１】
この構成によると、照明光源がヘッドユニットに搭載される分、撮像用ユニットの軽量化、コンパクト化を図ることが可能となり、撮像用ユニットを高速駆動する上で有利な構成となる。
【００１２】
なお、より具体的な構成の一つとして、撮像手段と部品の被撮像位置との間に前記照明部が設けられ、複数の前記光ファイバが、それぞれ光の出射端を照明光の照射方向に向け、かつ周方向に並んだ状態で前記照明部に配置された構成とすることができる（請求項３）。
【００１３】
この構成によれば、複数の光ファイバの光の出射端を集約して照明部をコンパクとに構成しながら部品に対してむら無く適切な照明を提供することが可能となる。
【００１４】
一方、本発明に係る表面実装機は、部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、前記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れかに記載の部品搬送装置を備えているものである（請求項４）。
【００１５】
また、本発明に係る部品試験装置は、部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、前記部品供給部から試験手段に部品を搬送する手段として、請求項１乃至３の何れかに記載の部品搬送装置を備えているものである（請求項５）。
【００１６】
これらの表面実装機又は部品試験装置によると、上記のような部品搬送装置を備えているので、部品吸着後、撮像用ユニットを高速移動させながら高輝度照明の下、部品を速やかに撮像することが可能となる一方で、撮像用ユニットをコンパクトにした合理的な構成が達成される。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜５に係る部品搬送装置、表面実装機および部品試験装置によると、撮像用ユニットの照明部にはＬＥＤや蛍光灯に比べて占有スペースが遙かに小さい光ファイバが配置され、また、照明光源を余裕のあるスペースに配置することができるので、高輝度照明を使って部品認識処理の高速化を図る一方で、撮像用ユニットをコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品搬送装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の実装作業位置で停止されるようになっている。
【００２０】
上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。
【００２１】
上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００２２】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２３】
また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の位置が検出されるようになっている。
【００２４】
前記ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１６が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。
【００２５】
実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。なお、各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。
【００２６】
前記ヘッドユニット６には、さらに各吸着ノズル１６ａに吸着保持された部品を撮像するための撮像用ユニット２０が移動可能に搭載されている。
【００２７】
図３は、撮像用ユニット２０の構成を断面図で模式的に示している。この図に示すように撮像用ユニット２０は、ヘッドユニット６に固定されたレール６ａに装着されることによりこのレール６ａに沿ってＸ軸方向に移動可能とされ、サーボモータを駆動源とする図外の駆動手段により駆動されるようになっている。駆動手段は、例えばサーボモータにより回転駆動されるねじ軸に撮像用ユニット２０が連結されることにより、前記ねじ軸の正逆回転駆動に伴い撮像用ユニット２０がＸ軸方向に移動するように構成されている。
【００２８】
撮像用ユニット２０は、ヘッドユニット６の後側（図３では右側）から前側に向って延びて実装用ヘッド１６の並び部分に臨むフレーム２２を有している。このフレーム２２にはカメラ２４、照明装置およびミラー２８が一体に備えられており、実装用ヘッド１６が上昇端位置にセットされている状態でＸ軸方向に移動することにより、吸着ノズル１６ａに吸着された部品Ｐをその下側から撮像するように構成されている。
【００２９】
カメラ２４は、ＣＣＤラインセンサと結像用のレンズ等とを一体に備えたもので、前方に向って斜め下向き（水平面に対して略１０°下向き）に指向する状態で前記フレーム２２に固定され、その前方において水平面に対して略４０°の角度で固定されたミラー２８に映る部品像を撮像するように配置されている。
【００３０】
照明装置は、吸着ノズル１６ａに吸着保持された部品Ｐに対して異なる方向から照明光を照射する２種類の照明部を有している。具体的には、ミラー２８とカメラ２４との間に設けられ、同ミラー２８を介して吸着部品Ｐに対してその真下から照明光を照射する第１照明部２６と、ミラー２８の上方に設けられ、Ｚ軸を中心とする円の径方向外側から吸着部品Ｐに向って斜め上向きに照明光を照射する第２照明部２７とを有している。
【００３１】
第１照明部２６には、その位置から離間した位置、具体的にはカメラ２４の後方上部であって撮像用ユニット２０のちょうど後側に当る位置に配設された光源装置３０から導出される光ファイバ３２の光の出射端３２ａが並べて固定されている（図４参照）。つまり、第１照明部２６は、光源装置３０内に収容された照明光源から光ファイバ３２を介して導光される光を吸着部品Ｐに照射するように構成されている。
【００３２】
前記光源装置３０からは複数本の光ファイバ３２が導出されている。これらの光ファイバ３２は光源装置３０から後側（図３の右側）に導出されてから前側に向って反転され、第１照明部２６までカメラ２４の脇部分を通って配索されており、図３に示すように、カメラ２４の途中部分までは一体に束ねられ、ここから４つの束に分けられている。そして、図４に示すように、光の出射端３２ａがそれぞれ照明光の照射方向を向き、かつ全体として周方向に、より詳しくは周方向に四角形状に並ぶように各束毎に一列に並んだ状態で第１照明部２６に固定されている（図３の光ファイバ３２は、図４のＢ−Ｂ線断面を示している）。
【００３３】
なお、光源装置３０の照明光源としては、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプあるいは高輝度ＬＥＤ等のいわゆる高輝度光源が用いられている。
【００３４】
一方、第２照明部２７には、複数の高輝度ＬＥＤ３４が整列した状態で二重に設けられている。
【００３５】
以上のように構成された表面実装機において、プリント基板３が実装作業位置に搬入されて実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動し、各実装用ヘッド１６により部品の吸着が行われる。具体的には、実装用ヘッド１６が対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置された後、実装用ヘッド１６の昇降動作に伴いテープ内の部品が吸着ノズル１６ａにより吸着されてテープフィーダー４ａから取出される。この際、撮像用ユニット２０は、図２の実線又は二点鎖線に示すように実装用ヘッド１６の並びの外側に設けられた退避位置に配置されている。
【００３６】
各実装用ヘッド１６による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６がプリント基板３上に向って移動を開始するとともにヘッドユニット６において撮像用ユニット２０の移動が開始され、この撮像用ユニット２０の移動に伴い各吸着部品Ｐが撮像される。詳しくは、第１照明部２６又は第２照明部２７の何れか一方又は双方から照明光を照射した状態で撮像用ユニット２０がＸ軸方向に移動することにより、カメラ２４（ＣＣＤラインセンサ）により吸着部品Ｐの主走査方向（Ｙ軸方向）一ライン毎の画像が副走査方向（Ｘ軸方向）に連続的に取込まれる。そして、撮像用ユニット２０が全ての実装用ヘッド１６に亘って移動することにより全ての吸着部品Ｐが撮像されることとなる。
【００３７】
こうしてヘッドユニット６がプリント基板３上に到達する間に、各吸着部品Ｐが撮像ユニット２０により撮像されるとともに、その撮像結果に基づいて部品の吸着状態（吸着誤差）が調べられ、吸着誤差がある場合には目標位置の再設定が行われる。
【００３８】
そして、設定された目標位置に従ってヘッドユニット６が駆動制御されることにより各実装用ヘッド１６に吸着された部品が順次プリント基板３上に実装されることとなる。
【００３９】
以上のような本発明に係る表面実装機によると、撮像用ユニット２０に高輝度ＬＥＤ等の高輝度光源をもつ照明装置が設けられているので、部品吸着後、撮像用ユニット２０を高速移動させながら各吸着部品Ｐを速やかに、かつ良好に撮像することができる。
【００４０】
しかも、撮像用ユニット２０の一方側の第１照明部２６については、上記のように当該照明部２６から離間した位置に配設した光源装置３０から光ファイバ３２を介して導光した光を照明光として提供するようにしているので、第１照明部２６には占有スペースが小さい光ファイバだけを配置して当該照明部２６のコンパクト化を図る一方、光源装置３０についてはこれを余裕のあるスペース（当実施形態では、ヘッドユニット６の後方部分）に配置することで、全体をして撮像用ユニット２０をコンパクトに構成することできる。従って、高輝度照明を使って部品認識の高速化を図りながらも撮像用ユニット２０をコンパクト化した合理的な構成を達成することとができる。
【００４１】
なお、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品搬送装置が適用される表面実装機）の好ましい実施の形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４２】
例えば、図５や図６に示すような構成であってもよい。すなわち、光源装置３０が扁平なものである場合には、図５に示すように、撮像用ユニット２０においてカメラ２４を略水平に配置し、このカメラ２４の上部に略重ねた状態で光源装置３０を配置するようにしてもよい。また、例えば重量バランス等との関係でカメラ２４を縦置きにする方がよい場合には、図６に示すようにカメラ２４を下向きにした状態で光源装置３０に並べて配置し、さらにカメラ２４の下方にミラー２９を設けることにより、前記ミラー２８で反射した部品像をさらにミラー２９で反射させてカメラ２４に導入するように構成してもよい。
【００４３】
また、実施形態では、光源装置３０を撮像用ユニット２０に搭載しているが、例えばヘッドユニット６に搭載するようにしてもよい。この構成によると、光源装置３０の分だけカメラ２４を軽量、コンパクト化することができるため、撮像用ユニット２０を高速駆動する上で有利な構成となる。特に、照明光源の温度上昇を緩和するための冷却ファン等を備えた光源装置３０を用いる場合には、その分、光源装置３０が重量化、大型化するため、そのような場合には光源装置３０をヘッドユニット６側に搭載する方が好ましい。
【００４４】
また、撮像用ユニット２０は、実施形態のようにヘッドユニット６に搭載されるものに限らず、例えばヘッドユニット６を移動可能に支持する前記ヘッドユニット支持部材１１に搭載されているものであってもよい。この場合、光源装置３０をこのヘッドユニット支持部材１１に設けるようにしてもよい。
【００４５】
また、実施形態では、撮像用ユニット２０における第２照明部２７については従来同様にＬＥＤ３４を直接配置した構成としているが、この第２照明部２７についても第１照明部２６と同様の構成、つまり、光源装置から光ファイバを介して光を導光し、当該光を照明光として提供するように構成してもよい。この場合には、複数の光ファイバを用い、第２照明部２７においてこれら光ファイバの光の出射端３２ａを、図４に示すように画像光の光路の周囲を囲んで四角形上に、あるいは円周上に配列し、かつ円の径方向外側から吸着部品Ｐに向って斜め上向きに指向するように配列すればよい。
【００４６】
また、光ファイバ３２の光の入射端や出射端３２ａに形状的な特徴を持たせたり、あるいはフィルタやディフレクターを配置して光の集光効果や拡散効果を得るように構成し、これによって部品の形状等に応じた最適な照明が得られるようにしてもよい。
【００４７】
なお、上記実施形態では、本発明を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明は、例えば、ＩＣチップ等の部品に対して各種試験を施す部品試験装置に適用することも可能である。図示を省略するが、例えば、部品吸着用の複数のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置に載置された部品を前記各ヘッドにより吸着して試験装置に搬送するとともに、その搬送中にヘッドユニットに搭載した撮像用ユニットにより各部品の吸着状態を画像認識して吸着ずれ補正を行う装置が知られているが、この種の部品試験装置についても、ヘッドユニット（撮像用ユニット）の構成として上記実施形態のヘッドユニット６（撮像用ユニット）と同様の構成を採用することが考えられる。このような構成の部品試験装置によれば、上記の表面実装機と同様に、高輝度照明を使って部品認識の高速化を図る一方で、撮像用ユニットをコンパクト化した合理的な構成を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る表面実装機（発明に係る部品搬送装置が適用される表面実装機）の一例を示す平面図である。
【図２】表面実装機を示す正面図である。
【図３】撮像用ユニットの構成を示す断面模式図である。
【図４】光ファイバの出射端の配列を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】撮像用ユニットの他の構成を示す断面模式図である。
【図６】撮像用ユニットの他の構成を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１６  実装用ヘッド
１６ａ  吸着ノズル
２０  撮像用ユニット
２４  カメラ（撮像手段）
２６  第１照明部
２７  第２照明部
２８  ミラー
３０  光源装置
３２  光ファイバ
３２ａ  出射端
【図１】
2006059981.tif 000003
【図２】
2006059981.tif 000004
【図３】
2006059981.tif 000005
【図４】
2006059981.tif 000006
【図５】
2006059981.tif 000007
【図６】
2006059981.tif 000008