(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルが複数本配列されたヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットに固定的に搭載され、基板を照明するための基板照明部を有し、前記基板に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラユニットと、
前記ヘッドユニットに対し、前記吸着ノズルの配列方向に移動可能に搭載され、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラユニットと、
前記基板認識カメラユニット及び前記スキャンカメラユニットの動作を制御する制御部と、を備え、
前記スキャンカメラユニットは、
前記吸着ノズルに吸着された部品に対して照明光を照射する第１照明部と、
前記基板の前記認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第２照明部と、
前記第１照明部及び前記第２照明部を保持し、前記吸着ノズルの下方において前記配列方向に移動する移動フレームと、を含む部品実装装置において、
前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、
前記移動フレームは、光線を上下方向に通過させる開口部を有し、
前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、
前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うと共に、前記開口部が前記基板認識カメラユニットの撮像光軸を通過させる位置に配置された状態で、前記第２照明部を発光させる第１制御と、
前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合わない状態で、前記基板照明部を発光させる第２制御とを、選択的に切り替えて実行させることが可能である、部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記移動フレームは、前記吸着ノズルと対向する上面と、前記基板と対向する下面とを備え、
前記第１照明部は前記移動フレームの前記上面の側に配置され、前記第２照明部は前記移動フレームの前記下面の側に配置されている、部品実装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記第２照明部は、前記開口部の周囲に環状に配置された複数の発光体を含む、部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して電子部品の実装を行う部品実装装置であって、前記基板に付設された認識マークを撮像する機能を備えた部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置は、基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルを複数本有し、部品供給部と基板が搬入される実装作業部との間を移動するヘッドユニットを備える。このヘッドユニットには、前記基板の表面に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラが搭載される。例えば、基板認識カメラが撮像した認識マークを含む基板の画像に基づき、該認識マークを基準として各部品の基板上における実装位置座標が求められる。基板認識カメラによる撮像に際しては、認識マークに向けて照明光が照射される。認識マークの画像上での識別性を高めるため、前記照明光として、カメラ光軸に沿って照射される同軸照明光と、光軸に対して傾いた方向から照射される斜光照明光とを使用することが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記ヘッドユニットには、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラが搭載されることがある。スキャンカメラは、ヘッドユニットの下方側に、該ヘッドユニットに対し吸着ノズルの配列方向に移動可能に配置される。吸着ノズルによる部品の吸着後、スキャンカメラは各ノズルの下方位置を移動しつつ、吸着された部品の下面を撮像する。得られた画像に認識処理が施され、吸着ノズルによる部品の吸着状態が確認される。この確認結果に基づき、吸着不良の部品の排除又は実装位置補正等が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７２５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヘッドユニットにスキャンカメラが搭載される場合、基板認識カメラは、ノズル配列方向に移動するスキャンカメラとの干渉を避けるため、該スキャンカメラの上方に配置されることになる。これにより、基板と基板認識カメラとの距離が遠くなり、認識マークに対して良好な照明光を照射することが難しくなる。ヘッドユニットに搭載される関係上、基板認識カメラを含むユニットのサイズは大きくできないので、とりわけカメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光照明光を照射することが困難となる。このため、照明光を照射しても認識マークが十分に光輝せず、当該認識マークの画像上での識別性が低下する場合があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、ヘッドユニットに基板認識カメラ及びスキャンカメラが搭載されている場合であっても、基板上の認識マークに対して良好に照明光を照射することが可能な部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る部品実装装置は、基板に実装される部品を吸着する吸着ノズルが複数本配列されたヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに固定的に搭載され、基板を照明するための基板照明部を有し、前記基板に付設された認識マークを撮像する基板認識カメラユニットと、前記ヘッドユニットに対し、前記吸着ノズルの配列方向に移動可能に搭載され、前記吸着ノズルに吸着された部品を撮像するスキャンカメラユニットと、前記基板認識カメラユニット及び前記スキャンカメラユニットの動作を制御する制御部と、を備え、前記スキャンカメラユニットは、前記吸着ノズルに吸着された部品に対して照明光を照射する第１照明部と、前記基板の前記認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第２照明部と、前記第１照明部及び前記第２照明部を保持し、前記吸着ノズルの下方において前記配列方向に移動する移動フレームと、を含む部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、前記移動フレームは、光線を上下方向に通過させる開口部を有し、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うと共に、前記開口部が前記基板認識カメラユニットの撮像光軸を通過させる位置に配置された状態で、前記第２照明部を発光させる第１制御と、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合わない状態で、前記基板照明部を発光させる第２制御とを、選択的に切り替えて実行させることが可能である。
【０００８】
この部品実装装置によれば、部品が実装される基板に近い位置にあるスキャンカメラユニットの移動フレームに、前記基板の認識マークに対して斜光を含む照明光を照射する第２照明部が保持されている。つまり、認識マークに対して照明光を照射する照明部を、該認識マークに近い位置に配置することができる。従って、基板認識カメラユニットから照射可能な照明光とは異なる角度で認識マークに照明光を照射することが可能となる。とりわけ、カメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光を認識マークに照射し易くなり、認識マークの画像上での識別性を高めることができる。
【０００９】
上記の部品実装装置において、前記移動フレームは、前記吸着ノズルと対向する上面と、前記基板と対向する下面とを備え、前記第１照明部は前記移動フレームの前記上面の側に配置され、前記第２照明部は前記移動フレームの前記下面の側に配置されていることが望ましい。
【００１０】
この部品実装装置によれば、スキャンカメラユニットの、基板と対向する下面に第２照明部が配置される。このため、スキャンカメラユニットにおいて本来は利用されない移動フレームの下面を有効活用して第２照明部を配置できると共に、前記下面は基板との対向面であるため第２照明部の組み付け構造を簡素化することができる。
【００１１】
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記スキャンカメラユニットの上方に配置され、前記認識マークの撮像時に、前記基板認識カメラユニットと前記スキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合うものであって、前記移動フレームは、前記基板認識カメラユニットの撮像光軸が通過する位置に、光線を上下方向に通過させる開口部を有していることが望ましい。
【００１２】
この部品実装装置によれば、基板認識カメラユニットとスキャンカメラユニットとが上下方向に重なり合う状態にあっても、開口部を通して、認識マークの光像を基板認識カメラユニットに導入させることができる。従って、両ユニットと搭載することによるヘッドユニットの投影面積の増大を抑制しつつ、基板認識カメラユニットによる撮像動作を阻害しないようにすることができる。
【００１３】
上記の部品実装装置において、前記第２照明部は、前記開口部の周囲に環状に配置された複数の発光体を含むことが望ましい。
【００１４】
この部品実装装置によれば、認識マークの外周部の全周から、斜光を満遍なく当該認識マークに対して照射させることができる。従って、認識マークを良好に光輝させることができる。
【００１５】
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットの撮像動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記第２照明部を発光させる制御を行うことが望ましい。
【００１６】
この部品実装装置によれば、認識マークの撮像時に第２照明部が利用されるので、基板認識カメラユニットへの照明部の搭載を省くことができる。従って、基板認識カメラユニットの構造の簡素化を図ることができ、装置のコストダウンが可能となる。
【００１７】
上記の部品実装装置において、前記基板認識カメラユニットは、前記認識マークに対して撮像光軸に沿って照明光を照射する同軸照明部を有し、前記制御部は、前記認識マークの撮像時に、前記同軸照明部及び前記第２照明部を発光させる制御を行うことが望ましい。
【００１８】
この部品実装装置によれば、同軸照明部による同軸照明光と第２照明部による斜光照明光とによって、多様な光線角度で認識マークを照明することができ、良好な照明状態を得ることができる。また、基板認識カメラユニットにおいて、斜光照明部の搭載を省くことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ヘッドユニットに基板認識カメラ及びスキャンカメラが搭載されている場合であっても、基板上の認識マークに対して良好に照明光を照射することが可能な部品実装装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の部品実装装置の一実施形態に係る表面実装機の概略構成を示す平面図である。
【図２】表面実装機のヘッドユニット部分の概略構成を示す側面図である。
【図３】スキャンカメラユニットの構成を示す概略断面図である。
【図４】スキャンカメラユニットの移動フレームの上面図である。
【図５】スキャンカメラユニットの移動フレームの下面図である。
【図６】スキャンカメラユニットの撮像状況を示す模式的な断面図である。
【図７】基板認識カメラユニットの撮像状況を示す模式的な断面図である。
【図８】表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】カメラ制御部による各照明部の制御態様を示す表形式の図である。
【図１０】表面実装機の変形例を模式的に示す図である。
【図１１】表面実装機の他の変形例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［表面実装機の全体構造］
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の部品実装装置の一実施形態に係る表面実装機１の概略構成を示す平面図、図２は、表面実装機１のヘッドユニット４部分の概略構成を示す側面図である。表面実装機１は、各種の電子部品を基板Ｐに実装する装置である。図１及び図２、並びに後出の他の図において、ＸＹＺの方向表示が付されている。以下の説明において、Ｘ方向を左右方向（基板Ｐの移動方向である）、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向という場合がある。
【００２２】
表面実装機１は、基台１０と、この基台１０上に配置された基板搬送部２、部品供給部３及びヘッドユニット４と、ヘッドユニット４に搭載された基板認識カメラユニット５及びスキャンカメラユニット６とを備えている。基板搬送部２は、電子部品３２（図３、図６参照）が実装される基板Ｐを搬送する。部品供給部３は、実装される電子部品３２を供給する。ヘッドユニット４は、部品供給部３から電子部品３２を取り出し、これを基板Ｐに実装する。
【００２３】
基板搬送部２は、基台１０上において、基板Ｐを左右方向へ搬送する一対のコンベア２１、２２を有している。コンベア２１、２２は、基板Ｐを図１の右側から表面実装機１の機内に搬入し、所定の作業位置（図１に示す基板Ｐの位置）まで左方へ搬送して一旦停止させる。この作業位置において、電子部品３２が基板Ｐに実装される。前記作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピンにより支持する基板支持装置（図示省略）が配置されている。実装作業後、コンベア２１、２２は基板Ｐを左方へ搬送し、表面実装機１の左側から機外へ搬出する。
【００２４】
部品供給部３は、基板搬送部２の前後方向両側に配置されている。各部品供給部３は、左右方向に配列された複数のテープフィーダ３１を備えている。各テープフィーダ３１は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔で収容、保持したテープが巻回されたリールを保持している。テープフィーダ３１は、前記リールからテープを間欠的に繰り出し、フィーダ先端の部品供給位置に電子部品を供給する。
【００２５】
ヘッドユニット４は、基台１０の上空にＸＹ方向に移動可能に配置され、前記部品供給位置においてテープフィーダ３１から電子部品を取り出し、前記作業位置において前記電子部品を基板Ｐの所定位置に実装する。基台１０の上方には、Ｘ方向に延びる支持ビーム２３が立設されている。ヘッドユニット４は、支持ビーム２３に固定されたＸ軸固定レール２４に移動可能に支持されている。また、支持ビーム２３は、両端部がＹ方向に延びるＹ軸固定レール２５に支持され、このＹ軸固定レール２５に沿ってＹ方向に移動可能である。Ｘ軸固定レール２４に対して、Ｘ軸サーボモータ２６及びボールねじ軸２７が配置され、Ｙ軸固定レール２５に対して、Ｙ軸サーボモータ２８及びボールねじ軸２９が配置されている。ヘッドユニット４は、Ｘ軸サーボモータ２６によるボールねじ軸２７の回転駆動によってＸ方向に移動し、Ｙ軸サーボモータ２８によるボールねじ軸２９の回転駆動によってＹ方向に移動する。
【００２６】
ヘッドユニット４には、部品を保持して搬送するための複数のヘッド４１が搭載されている。本実施形態では、合計６本のヘッド４１がＸ方向に一列に配置されている例を示している。各ヘッド４１は、Ｚ方向（上下方向）に延びる駆動シャフトと、該駆動シャフトの下端に取り付けられ電子部品を吸着する吸着ノズル４２とを含む。吸着ノズル４２は、前記駆動シャフトの内部通路及び切換弁（図略）等を介して負圧発生装置（図略）に接続されている。部品吸着時には、前記負圧発生装置から吸着ノズル４２の先端に負圧吸引力が与えられ、これにより電子部品の吸着が可能とされている。なお、部品実装時には前記負圧吸引力は解消され、吸着ノズル４２に吸着された電子部品がリリースされる。
【００２７】
各ヘッド４１は、ヘッドユニット４に対して昇降及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされている。ヘッド４１の前記昇降及び回転のため、ヘッドユニット４は昇降駆動機構及び回転駆動機構を備える。前記昇降駆動機構は、電子部品の吸着若しくは実装を行う際の下降位置と、電子部品の搬送や撮像を行う際の上昇位置との間で、ヘッド４１を昇降させる。前記回転駆動機構は、ヘッド４１を必要に応じて回転させるための機構であり、部品実装時に電子部品をＲ軸方向に回転させて当該電子部品の姿勢を調整する。これらの駆動機構は、サーボモータと所定の動力伝達機構とで構成されている。
【００２８】
基板認識カメラユニット５は、ヘッドユニット４の左右両側に固定的に搭載され、コンベア２１、２２により表面実装機１の前記作業位置に搬入された基板Ｐの表面（上面）に付設されている各種マークを撮像する。図１では、前記マークの一例として、矩形の基板Ｐの対角線上に付設された一対のフィデューシャルマークＦＭ（認識マーク）を示している。フィデューシャルマークＦＭは、搬入された基板Ｐの前記作業位置の原点座標に対する位置ズレ量を検知するためのマークである。
【００２９】
位置ズレ検知作業では、基板認識カメラユニット５が一対のフィデューシャルマークＦＭを撮像可能なよう、ヘッドユニット４がＸＹ方向に駆動される。撮像により得られた画像データ上でフィデューシャルマークＦＭの位置が特定され、原点座標に対する位置ズレ量が求められる。この位置ズレ量は、部品実装時に参照され、位置ズレが生じないように電子部品が基板Ｐに実装される。
【００３０】
スキャンカメラユニット６は、ヘッドユニット４に対してＸ方向（吸着ノズル４２の配列方向）に移動可能に、当該ヘッドユニット４の下端付近に搭載され、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２（図３）を撮像する。スキャンカメラユニット６は、吸着ノズル４２による電子部品３２の吸着状態を画像認識するためのユニットである。スキャンカメラユニット６は、ヘッドユニット４が吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を前記部品供給位置から前記作業位置まで搬送している間に、所定の撮像動作を行う。
【００３１】
この撮像動作では、スキャンカメラユニット６は、ヘッドユニット４に付設されたＸ方向に延びるボールねじ軸６１に沿ってＸ方向に移動しながら、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を下面側から撮像する。撮像により得られた画像データ上で、電子部品３２のＲ軸方向の回転ズレ量が検知される。この回転ズレ量も部品実装時に参照され、ヘッド４１を回転ズレ量に応じて回転させることで、回転ズレが生じないように電子部品３２が基板Ｐに実装される。
【００３２】
［スキャンカメラユニットの詳細構造］
以上の通り、本実施形態の表面実装機１においては、基板認識カメラユニット５及びスキャンカメラユニット６がヘッドユニット４に搭載され、スキャンカメラユニット６はヘッドユニット４の下面側においてＸ方向に移動する構成を備える。このため、基板認識カメラユニット５は、スキャンカメラユニット６との干渉を避けるため、スキャンカメラユニット６よりも上方に配置する必要がある。このことは、コンベア２１、２２上の基板Ｐと基板認識カメラユニット５との距離が遠くなり、フィデューシャルマークＦＭに対して良好な照明光を照射することを困難にする。カメラ光軸に沿って照射される同軸照明光はともかく、カメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光照明光をフィデューシャルマークＦＭへ照射することが困難となる。このため、基板認識カメラユニット５が具備する照明部によって照明光を照射してもフィデューシャルマークＦＭが十分に光輝せず、当該マークＦＭの画像上での識別性が低下する問題が生じ得る。
【００３３】
図３は、スキャンカメラユニット６の構成を示す概略断面図である。上記の問題の解消のため本実施形態では、基板Ｐにより近い位置で対向できるスキャンカメラユニット６に、基板認識カメラユニット５のための照明部を搭載させている。以下、スキャンカメラユニット６の具体的構成について説明する。スキャンカメラユニット６は、移動フレーム６０、第１照明部６４、第２照明部６５及びスキャンカメラ６６を備えている。
【００３４】
移動フレーム６０は、上述のボールねじ軸６１に沿ってＸ方向に移動する部材であり、ベースブロック６２と対向部６３とを含む。ベースブロック６２は、ヘッドユニット４の後側面に沿う上方部分と、ヘッドユニット４の下面よりも下方に突出する下方部分を備え、前記上方部分に、ボールねじ軸６１に螺合するナット部材６２１を具備している。ボールねじ軸６１の正転又は逆転によって、移動フレーム６０はＸ方向に移動する。
【００３５】
対向部６３は、ベースブロック６２の下端から前方に水平に延び出し、ヘッドユニット４の下方に位置している。対向部６３は、移動フレーム６０において、第１照明部６４及び第２照明部６５を保持し、吸着ノズル４２の下方においてＸ方向（吸着ノズル４２の配列方向）に移動する部分となる。対向部６３は、吸着ノズル４２と対向する上面６３Ａと、前記作業位置に搬入された基板Ｐと対向する下面６３Ｂとを備える。さらに対向部６３は、上面６３Ａに凹設された円筒状の凹部６３１と、凹部６３１の底面から下面６３Ｂへ上下方向に貫通する貫通孔６３２（開口部）とを備えている。凹部６３１にはプリズム６７が配置されている。
【００３６】
図４は、移動フレーム６０（対向部６３）の上面図、図５は、その下面図である。対向部６３の上面６３Ａの側には、第１照明部６４が配置されている。第１照明部６４は、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２に対して照明光を照射する。第１照明部６４は、凹部６３１の円形開口縁の周囲に環状に配列された複数の発光体６４Ｌを含む。発光体６４Ｌとしては、例えば白色光を発する白色ＬＥＤが用いられる。各発光体６４Ｌは、吸着ノズル４２の下端を指向するように、傾斜して上面６３Ａに取り付けられている。従って、発光体６４Ｌの環状配列体の軸心上空に電子部品３２が位置したとき、当該電子部品３２は全周囲から斜光照明光を照射することができる。プリズム６７は、電子部品３２からの反射光をスキャンカメラ６６に導くために配置されている。
【００３７】
第２照明部６５は、対向部６３の下面６３Ｂの側に配置されている。第２照明部６５は、基板ＰのフィデューシャルマークＦＭの認識のため当該マークＦＭに対して斜光を含む照明光を照射する。スキャンカメラユニット６の本来的な機能において、第２照明部６５は無用な照明部である。しかし、下面６３Ｂは、前記作業位置に搬入された基板Ｐと近い距離で対向する面であり、フィデューシャルマークＦＭに対する照明部の配置には適していると言える。このため、基板認識カメラユニット５用の照明部として、第２照明部６５が下面６３Ｂに配置されている。
【００３８】
第２照明部６５は、貫通孔６３２の周囲に環状に配列された複数の発光体６５Ｌを含む。発光体６５Ｌとしては、白色光を発する白色ＬＥＤを用いることができる。各発光体６５Ｌは、前記作業位置に搬入された基板Ｐの一点（フィデューシャルマークＦＭ）を指向するように、傾斜して下面６３Ｂに取り付けられている。
【００３９】
貫通孔６３２は、基板認識カメラユニット５の撮像光軸の通路を確保するための開口である。すなわち、基板認識カメラユニット５は、スキャンカメラユニット６の上方に配置され、フィデューシャルマークＦＭの撮像時に、基板認識カメラユニット５とスキャンカメラユニット６とが上下方向に重なり合う。このため、基板認識カメラユニット５と基板Ｐとの間には移動フレーム６０（対向部６３）が介在する状態となる。貫通孔６３２は、このような状態において、光線を上下方向に通過させるために設けられたもので、基板認識カメラユニット５の撮像光軸が通過する位置に穿孔されている。
【００４０】
貫通孔６３２は、第１照明部６４が有する発光体６４Ｌの環状配列体の軸心に対して所定距離だけ偏心した位置に設けられている。これにより、基板認識カメラユニット５の撮像光軸と、凹部６３１へ配置されるプリズム６７との干渉が回避されている。貫通孔６３２は、単なる空隙としても良いが、ガラスや透明樹脂などの透光性の部材を充填乃至は嵌め込んでも良い。或いは、光学パワーを有するレンズや、光線を拡散する拡散板などを貫通孔６３２に組み込むようにしても良い。
【００４１】
スキャンカメラ６６は、移動フレーム６０の適所に組み付けられ、第１照明部６４による照明下において、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の下面の画像を撮像する。スキャンカメラ６６は、ＣＣＤ撮像素子等からなる画素がライン配列されたラインセンサ６６１と、図略の集光レンズとを備えている。
【００４２】
［各カメラユニットによる撮像状況］
図６は、スキャンカメラユニット６による電子部品３２の撮像状況を示す模式的な断面図である。この撮像は、全ての吸着ノズル４２への電子部品３２の吸着動作が完了し、これら電子部品３２を基板Ｐが存在する作業位置へ搬送するタイミングで実行される。第１照明部６４の各発光体６４Ｌが点灯され、照明光Ｌ１が電子部品３２に向けて照射される。プリズム６７は、吸着ノズル４２の鉛直下方に位置している。照明光Ｌ１の、電子部品３２からの反射光Ｒ１は下方へ向かい、プリズム６７によって水平方向（ここではＹ方向）に反射される。反射光Ｒ１はスキャンカメラ６６内に入射し、前記集光レンズで集光されることによって、ラインセンサ６６１の受光面に電子部品３２の反射光像が作られる。移動フレーム６０がヘッドユニット４の一端から他端まで移動（スキャン）することで、６本の吸着ノズル４２に吸着された各電子部品３２の画像がスキャンカメラ６６によって取得される。
【００４３】
図７は、基板認識カメラユニット５によるフィデューシャルマークＦＭの撮像状況を示す模式的な断面図である。この撮像は、基板Ｐがコンベア２１、２２によって所定の作業位置に搬入されたタイミング（基板Ｐの位置座標ズレを認識するタイミング）で実行される。この撮像の際、スキャンカメラユニット６は、２つの基板認識カメラユニット５のうち、使用される基板認識カメラユニット５の下方へ移動される。つまり、ボールねじ軸６１によって、最も左側又は右側までスキャンカメラユニット６が移動され、基板認識カメラユニット５とスキャンカメラユニット６とが上下に重なる状態とされる。勿論、貫通孔６３２と基板認識カメラユニット５の撮像光軸とが位置合わせされるよう、移動フレーム６０の停止位置が選定される。
【００４４】
基板認識カメラユニット５は、基板認識カメラ５１、基板照明部５２、及び図略の集光レンズを備え、光線の入射部が鉛直下方を向くようにヘッドユニット４に取り付けられている。基板認識カメラ５１は、ＣＣＤ撮像素子等からなるエリアセンサ５１１を備え、フィデューシャルマークＦＭを含む基板Ｐの上面の二次元画像を撮像する。基板照明部５２は、基板認識カメラユニット５に本来的に備えられている照明部であり、基板Ｐを照明するための光源を含む。本実施形態では、基板照明部５２は第２照明部６５よりも基板Ｐに対して遠い位置に存在するため、第２照明部６５を優先的に使用する。但し、基板照明部５２の照明光で十分に光輝させることができるフィデューシャルマークＦＭの場合は、基板照明部５２を利用しても良い。
【００４５】
撮像タイミングにおいて、第２照明部６５の各発光体６５Ｌが点灯され、照明光Ｌ２が基板Ｐ上のフィデューシャルマークＦＭに向けて照射される。照明光Ｌ２は、撮像光軸（基板Ｐの法線）に対して所定の傾きを持った斜光である。照明光Ｌ２の傾きは、発光体６５Ｌの下面６３Ｂに対する取り付け角度及び取り付け位置、或いは下面６３Ｂと基板Ｐとの間の間隔によって調整することができる。
【００４６】
照明光Ｌ２の、フィデューシャルマークＦＭからの反射光Ｒ２は鉛直上方へ向かい、貫通孔６３２を通過して基板認識カメラ５１内に入射する。そして、反射光Ｒ２が前記集光レンズで集光されることによって、エリアセンサ５１１の受光面にフィデューシャルマークＦＭの反射光像が作られる。これにより、フィデューシャルマークＦＭの画像が基板認識カメラ５１によって取得される。
【００４７】
［表面実装機の電気的構成］
図８は、表面実装機１の電気的構成を示すブロック図である。制御部７は、表面実装機１に装備されているＣＰＵ（中央演算処理装置）又は表面実装機１に外付けされたパーソナルコンピュータ等からなり、所定のプログラムが実行されることによって、カメラ制御部７１、軸制御部７２及び画像処理部７３を機能的に具備する。
【００４８】
カメラ制御部７１（制御部）は、基板認識カメラユニット５及びスキャンカメラユニット６の動作を制御する。具体的にはカメラ制御部７１は、基板認識カメラ５１及びスキャンカメラ６６の撮像動作の開始及び停止のタイミング制御、露光調整等を行う。また、カメラ制御部７１は、基板認識カメラ５１、スキャンカメラ６６に各々撮像動作を行わせる際、適時に基板照明部５２、第１照明部６４及び第２照明部６５を発光させて電子部品３２又は基板Ｐ（フィデューシャルマークＦＭ）に照明光を照射させる。
【００４９】
軸制御部７２は、表面実装機１に備えられている各種のモータ類の駆動を制御する。具体的には軸制御部７２は、Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サーボモータ２８を駆動して、ヘッドユニット４のＸ方向及びＹ方向の移動を制御する。ヘッドユニット４には、カメラ軸サーボモータ４３及びヘッド駆動部４４が装備されている。カメラ軸サーボモータ４３は、スキャンカメラユニット６をボールねじ軸６１に沿ってＸ方向に移動させる駆動力を発生させるモータである。ヘッド駆動部４４は、ヘッド４１の昇降及びＲ軸回りの回転のための駆動力を発生させるモータである。軸制御部７２は、カメラ軸サーボモータ４３を駆動して、スキャンカメラユニット６による電子部品３２のスキャン動作を制御する。また、軸制御部７２は、ヘッド駆動部４４を駆動して、ヘッド４１の昇降及び回転動作を制御する。
【００５０】
画像処理部７３は、基板認識カメラ５１及びスキャンカメラ６６により取得された画像データに対して所定の画像処理を行う。具体的には画像処理部７３は、基板認識カメラ５１が取得した画像データに対してエッジ抽出処理等を適用して、フィデューシャルマークＦＭの位置を認識する処理を行う。また、画像処理部７３は、スキャンカメラ６６が取得した画像データに対してエッジ抽出処理等を適用して、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の姿勢を認識する処理を行う。
【００５１】
図９は、カメラ制御部７１による各照明部５２、６４、６５の制御態様を示す表形式の図である。カメラ制御部７１は、スキャンカメラ６６を動作させる際、図９において○印で示すように第１照明部６４を点灯（発光）させる。この際、軸制御部７２は、カメラ軸サーボモータ４３を駆動して、スキャンカメラユニット６をヘッドユニット４の一端から他端までＸ方向に移動させる。スキャンカメラ６６は、Ｘ方向に移動しつつ第１照明部６４による照明下で、６本の吸着ノズル４２に各々吸着された電子部品３２の画像を、その下面側から撮像する。
【００５２】
一方、カメラ制御部７１は、基板認識カメラ５１を動作させる際、スキャンカメラユニット６が備える第２照明部６５を点灯させる。この際に軸制御部７２は、カメラ軸サーボモータ４３を駆動して、スキャンカメラユニット６と基板認識カメラユニット５とが上下方向に重なり、且つ、貫通孔６３２と基板認識カメラ５１の撮像光軸とが位置合わせされるように、スキャンカメラユニット６を移動させる。また、軸制御部７２は、Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サーボモータ２８を駆動して、第２照明部６５の照明光がフィデューシャルマークＦＭに照射されるような基板Ｐの上空位置へ、ヘッドユニット４を移動させる。基板認識カメラ５１は、第２照明部６５による照明下で、フィデューシャルマークＦＭの画像を、その上面側から撮像する。
【００５３】
カメラ制御部７１は、フィデューシャルマークＦＭの撮像時、特別なケースを除いて、基板照明部５２を発光させない。特別なケースは、例えば、基板照明部５２の照明光で十分に光輝させることができるフィデューシャルマークＦＭの場合であって、スキャンカメラユニット６を撮像に用いる基板認識カメラユニット５の真下まで移動させるのを待つと、時間を浪費するようなケースである。カメラ制御部７１は、このような特別なケースでは、第２照明部６５に代えて基板照明部５２を点灯させる。なお、前記特別なケースが想定されない場合は、基板認識カメラユニット５に対する基板照明部５２の装備を省くようにしても良い。
【００５４】
［作用効果の説明］
本実施形態に係る表面実装機１によれば、次のような作用効果を奏する。表面実装機１は、電子部品３２が実装される基板Ｐに対して基板認識カメラユニット５よりも近い位置に存在するスキャンカメラユニット６の移動フレーム６０に、基板ＰのフィデューシャルマークＦＭに対して斜光を含む照明光を照射する第２照明部６５が保持された構造を有する。つまり、スキャンカメラユニット６の上に基板認識カメラユニット５が配置される構成を備えながら、フィデューシャルマークＦＭに対して照明光を照射する照明部を、該フィデューシャルマークＦＭに近い位置に配置することができる。
【００５５】
従って、基板認識カメラユニット５（基板照明部５２）から照射可能な照明光とは異なる角度で、フィデューシャルマークＦＭ乃至は他の認識マークに照明光Ｌ２を照射することが可能となる。とりわけ、基板認識カメラ５１のカメラ光軸に対して比較的大きな傾きを持った斜光をフィデューシャルマークＦＭに照射し易くなり、フィデューシャルマークＦＭの画像上での識別性を高めることができる。なお、基板照明部５２を大型化することで大きな傾きを持った斜光を照射することは可能であるが、本実施形態によれば、そのような装置の大型化を回避することができる。
【００５６】
移動フレーム６０は、吸着ノズル４２と対向する上面６３Ａと、基板Ｐと対向する下面６３Ｂとを備え、第１照明部６４は上面６３Ａの側に、第２照明部６５は下面６３Ｂの側に配置されている。つまり、スキャンカメラユニット６の、基板Ｐと対向する下面に、基板Ｐへ照明光を照射する第２照明部６５が配置される。このため、スキャンカメラユニット６において本来は利用されない移動フレーム６０の下面６３Ｂを有効活用して、第２照明部６５を配置することができる。また、下面６３Ｂは基板Ｐとの対向面であるため、第２照明部６５の組み付け構造を簡素化することができる。
【００５７】
表面実装機１は、基板Ｐ上のフィデューシャルマークＦＭ（或いは他の認識マーク）の撮像時に、基板認識カメラユニット５とスキャンカメラユニット６との干渉を回避するため、前者が後者の上に重なり合う。そして、移動フレーム６０は、基板認識カメラ５１の撮像光軸が通過する位置に、光線を上下方向に通過させる貫通孔６３２を有している。このため、両者が上下に重なっていても、貫通孔６３２を通して、フィデューシャルマークＦＭの光像を基板認識カメラ５１に入射させることができる。従って、基板認識カメラユニット５とスキャンカメラユニット６との干渉、並びに両ユニットを搭載することによるヘッドユニット４の投影面積の増大を抑制しつつ、基板認識カメラユニット５による撮像動作を阻害しないようにすることができる。
【００５８】
第２照明部６５は、貫通孔６３２の周囲に環状に配置された複数の発光体６５Ｌを含む。従って、フィデューシャルマークＦＭの外周部の全周から、斜光を満遍なく当該フィデューシャルマークＦＭに対して照射させることができる。従って、フィデューシャルマークＦＭを良好に光輝させ、立体像としてキャプチャーし易くすることができる。
【００５９】
制御部７は、フィデューシャルマークＦＭの撮像時に、基板認識カメラユニット５の基板照明部５２ではなく、スキャンカメラユニット６の第２照明部６５を発光させる制御を行う。このため、基板認識カメラユニット５への照明部の搭載を省くことが可能となる。従って、基板認識カメラユニット５の構造の簡素化を図ることができ、装置のコストダウンを図り得る。
【００６０】
［変形例の説明］
図１０は、表面実装機１の変形例を模式的に示す図である。この変形例では、第２照明部６５と基板認識カメラユニット５Ａの照明部とを併用して、フィデューシャルマークＦＭの照明を行う例を示す。基板認識カメラユニット５Ａは、基板認識カメラ５１と基板照明部５２Ａとを含む。スキャンカメラユニット６の構成は、上記で説明した実施形態と同様であって、移動フレーム６０、第１照明部６４及び第２照明部６５を含む。
【００６１】
基板照明部５２Ａは、フィデューシャルマークＦＭに対して撮像光軸に沿って照明光を照射する同軸照明部５３と、光線を９０°偏向させるハーフミラー５４とを有する。同軸照明部５３は、ベース基板に対して上下方向に配列された複数の発光体５３Ｌを備え、撮像光軸の側方に配置されている。ハーフミラー５４は、撮像光軸上に配置され、発光体５３Ｌが発する照明光Ｌ３を下方へ反射すると共に、下方から上方へ向かう反射光Ｒ３を通過させる。なお、基板照明部５２Ａは、同軸照明部５３に加えて斜光照明部を具備していても良いが、本変形例ではこれを使用しない。
【００６２】
この変形例において制御部７（図８）は、フィデューシャルマークＦＭの撮像時に、基板認識カメラユニット５Ａの同軸照明部５３及びスキャンカメラユニット６の第２照明部６５を発光させる制御を行う。第２照明部６５が発する照明光Ｌ２は、撮像光軸に対して所定の角度を持った斜光照明光として、直接フィデューシャルマークＦＭに照射される。同軸照明部５３が発する斜光の照明光Ｌ３は、ハーフミラー５４で反射されて撮像光軸上を進み、移動フレーム６０の貫通孔６３２を通過して鉛直方向から同軸照明光として、フィデューシャルマークＦＭに照射される。これら照明光Ｌ２、Ｌ３のフィデューシャルマークＦＭからの反射光Ｒ３は、貫通孔６３２及びハーフミラー５４を通過して、基板認識カメラ５１のエリアセンサ５１１に入射する。
【００６３】
変形例に係る表面実装機１によれば、同軸照明部５３による同軸照明光Ｌ３と第２照明部６５による斜光照明光Ｌ２とによって、多様な光線角度でフィデューシャルマークＦＭを照明することができ、良好な照明状態を得ることができる。従って、フィデューシャルマークＦＭを一層光輝させ易くなる。また、基板認識カメラユニット５において、基板照明部５２Ａへの斜光照明部の搭載を省くことができる。
【００６４】
図１１は、表面実装機１の他の変形例を模式的に示す図である。上記実施形態では、基板認識カメラユニット５とスキャンカメラユニット６とが上下方向に重なり合い、貫通孔６３２で基板認識カメラ５１の撮像光軸を確保する例を示した。この変形例では、両ユニット５、６が上下方向に重なり合わず、貫通孔６３２も不要な例を示す。
【００６５】
他の変形例に係る表面実装機１は、上記実施形態と同様な基板認識カメラユニット５と、上記実施形態とは異なる構成を有するスキャンカメラユニット６Ａとを備える。スキャンカメラユニット６Ａは、移動フレーム６０の対向部６３の上面６３Ａに第１照明部６４を、下面６３Ｂに第２照明部６５Ａを各々備える。なお、対向部６３には貫通孔６３２が設けられていない。第１照明部６４は、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の照明用であって、上記実施形態と同じ構成である。第２照明部６５Ａは、基板Ｐ上のフィデューシャルマークＦＭ（或いは他の認識マーク）の照明用であって、発光体６５Ｌを有している。
【００６６】
発光体６５Ｌは、対向部６３のＸ方向端部（右端部）に、右斜め下方向に照明光Ｌ４を発するように取り付けられている。つまり、照明光Ｌ４は、基板認識カメラユニット５の撮像光軸に対して所定角度だけ傾斜した斜光照明光である。なお、図１１では、ヘッドユニット４の右側面に取り付けられた基板認識カメラユニット５に対応する第２照明部６５Ａを示している。ヘッドユニット４の左側面にも基板認識カメラユニット５が取り付けられている場合は、対向部６３の左端部にも、同様に発光体６５Ｌを取り付けるようにしても良い。
【００６７】
この変形例において制御部７の軸制御部７２（図８）は、フィデューシャルマークＦＭの撮像時にカメラ軸サーボモータ４３を制御して、図１１に示すように、スキャンカメラユニット６を基板認識カメラユニット５の撮像光軸の側方に位置するよう停止させる。そそして、カメラ制御部７１は、第２照明部６５Ａを発光させる制御を行う。第２照明部６５Ａが発する照明光Ｌ４は、撮像光軸に対して所定の角度を持った斜光照明光として、フィデューシャルマークＦＭに照射される。照明光Ｌ４のフィデューシャルマークＦＭからの反射光Ｒ４は、基板認識カメラ５１に入射する。
【００６８】
この変形例によれば、スキャンカメラユニット６Ａを基板認識カメラユニット５の真下まで移動させる必要がなく、撮像動作の時間短縮を図り得る。また、貫通孔６３２が不要であるので、移動フレーム６０の加工コストを低減できる。なお、対向部６３の側面に、同軸照明部とハーフミラーとをさらに設け、当該同軸照明部による照明光と、前記照明光Ｌ４とでフィデューシャルマークＦＭを照明するようにしても良い。
【００６９】
以上説明した通り、本実施形態に係る表面実装機１（部品実装装置）によれば、ヘッドユニット４に基板認識カメラユニット５及びスキャンカメラユニット６が搭載されている場合であっても、基板Ｐ上の認識マーク（フィデューシャルマークＦＭ）に対して良好に照明光を照射することができる。従って、撮像画像上において認識マークの識別性を高めることができ、表面実装機１に搬入された基板Ｐの位置座標を的確に認識することができる。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ  基板Ｐ
ＦＭ  フィデューシャルマーク（認識マーク）
１  表面実装機（部品実装装置）
２  基板搬送部
３  部品供給部
４  ヘッドユニット
４１  ヘッド
４２  吸着ノズル
５  基板認識カメラユニット
５１  基板認識カメラ
５２  基板照明部
５３  同軸照明部
６  スキャンカメラユニット
６０  移動フレーム
６３  対向部
６３Ａ  上面
６３Ｂ  下面
６３２  貫通孔（開口部）
６４  第１照明部
６５  第２照明部
６５Ｌ  発光体
６６  スキャンカメラ
７  制御部
７１  カメラ制御部（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006591307.tif 000009
【図９】
0006591307.tif 000010
【図１０】
0006591307.tif 000011
【図１１】
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