(57)【要約】【課題】吸着ノズルに保持された電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得可能とする。【解決手段】吸着ノズル６４を複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設する。それら吸着ノズル６４の中央位置に反射器９８を配設し、その反射器９８に４５度傾斜した反射面１２０を設ける。吸着ノズル６４に保持された電子回路部品１１０の側面からの反射光または電子回路部品１１０の周囲を横向きに通過した光を、反射面１２０で反射させて下向きとし、第二レンズ系１００および第一レンズ系９０により撮像部９２のＣＣＤイメージセンサの撮像面に集光させて、側面像１２４を取得する。一方、電子回路部品１１０の底面で反射した反射光あるいは電子回路部品１１０の周囲を下向きに通過した光を、第一レンズ系９０により撮像部９２のＣＣＤイメージセンサの撮像面に集光させて、正面像１２６を取得する。【選択図】  図４
2004172465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一列に並んだ受光素子を備えた撮像装置と、
吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、吸着ノズルの軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共に前記撮像装置の前記受光素子上に結像させる光学系と
を含むことを特徴とする電子回路部品像取得装置。
【請求項２】
前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との一方を反射させてその一方の向きを９０度変え、正面像を形成する光と側面像を形成する光とを互いにほぼ平行とする反射器を含む請求項１に記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項３】
前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光とを前記受光素子上に集光させる少なくとも１つのレンズを備えたレンズ系と、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路の長さの差の影響を軽減する光路差影響軽減手段とを含む請求項１または２に記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項４】
前記光路差影響軽減手段が、前記正面像を形成する光の通過する部分と前記側面像を形成する光が通過する部分との焦点距離が互いに異なる１つのレンズを含む請求項３に記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項５】
前記前記撮像装置および前記光学系を、前記反射器により互いに平行とされた前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路に平行な方向に移動させることにより、正面像取得時と側面像取得時との両方において焦点位置を共に電子回路部品の表面の位置とする撮像装置等移動装置と、
その撮像装置等移動装置により前記光学系の焦点が電子回路部品の底面上に位置させられている状態で前記撮像装置に正面像を撮像させ、電子回路部品の側面上に位置させられている状態で撮像装置に側面像を撮像させる撮像装置制御装置と
を含む請求項２に記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項６】
前記吸着ノズルが複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設されるとともに、前記一円周より前記一直線側に配設され、前記複数の吸着ノズルの各々に吸着された電子回路部品の側面像を形成する光を前記一円周の半径方向にほぼ平行な方向から前記一直線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項７】
前記撮像装置が、前記平行化反射器からの反射光に基づく前記側面像のすべてと、前記複数の吸着ノズルに保持された電子回路部品の前記正面像のすべてとを一度で撮像可能な視野を有するものである請求項６に記載の電子回路部品像取得装置。
【請求項８】
吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、前記吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、前記軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共通の撮像装置により撮像することを特徴とする電子回路部品の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路部品像取得装置および方法に関するものであり、特に、電子回路部品を吸着ノズルにより吸着して保持し、回路基板に装着して電子回路を組み立てる電子回路部品装着システム等において、電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するための電子回路部品像取得装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するために、電子回路部品の正面像や側面像を取得することが行われている。吸着ノズルに吸着された電子回路部品を吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の像が正面像であり、吸着ノズルの軸線と直交する方向から見た状態の像が側面像である。正面像や側面像は、電子回路部品の表面で反射された光により形成される反射像として取得される場合と、電子回路部品の背後から照射され、電子回路部品の周囲を通過した光により形成されるシルエット像として取得される場合とがある。従来は、正面像と側面像とは異なる時期に異なる像取得装置により取得されていたが、下記特許文献１によって、正面像と側面像とを同時に取得することが提案された。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９９５９９号公報
【０００４】
上記のように、正面像と側面像とを同時に取得すれば、異なる時期に取得する場合に比較して、電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するのに必要な時間を短縮することができる。例えば、像取得が、電子回路部品装着システムにおいて、電子回路部品が吸着ノズルにより吸着して保持され、回路基板に装着される途中で行われる場合に、像取得に要する時間が短縮できれば、電子回路組立作業の能率を向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
しかしながら、上記公報に記載の電子回路部品像取得装置においては、正面像と側面像とが別個の撮像装置により取得されるようになっている。互いに異なる色の光を放射する第一，第二の光源により電子回路部品が照明され、感度の高い波長領域を互いに異にする第一，第二の撮像装置により正面像と側面像とが同時に取得されるようになっているのである。そのため、電子回路部品像取得に要する時間は短縮できても、正面像取得装置と側面像取得装置の両方が必要であることは従来と変わりがない。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景とし、電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得できるようにすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の電子回路部品像取得装置，電子回路部品像取得方法および電子回路部品装着システムが得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、  （１）項が請求項１に相当し、  （４）項が請求項２に、    （５）項と（６）項とを合わせたものが請求項３に、  （７）項と  （８）項とを合わせたものが請求項４にそれぞれ相当する。また、（１２）項が請求項５に、（１７）項が請求項６に、（１８）項が請求項７に、（２０）項が請求項８にそれぞれ相当する。
【０００８】
（１）少なくとも一列に並んだ受光素子を備えた撮像装置と、
吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、吸着ノズルの軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共に前記撮像装置の前記受光素子上に結像させる光学系と
を含むことを特徴とする電子回路部品像取得装置。
本発明によれば、電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得することができ、装置コストの低減を図り得る。正面像と側面像とは時期を異にして取得されるようにしても、同時に取得されるようにしてもよく、後者の場合には、正面像と側面像との両方を取得するために必要な時間を短縮し得る効果も得られる。
撮像装置は、線状に並んだ受光素子を備えたものであっても、受光素子が面状に並んだものであってもよい。前者の場合には、受光素子の列と、正面像あるいは側面像を形成する光である像形成光とを受光素子の列と交差する方向に相対移動させつつ、一定相対移動距離毎に受光素子列の受光量に関する信号を読み取れば、２次元像を取得することができる。
【０００９】
（２）前記撮像装置が面状に並んだ受光素子を備えたものであり、前記光学系が前記正面像と前記側面像とを同時に前記面状に並んだ受光素子上に結像させるものである  （１）項に記載の電子回路部品像取得装置。
（３）前記撮像装置が線状に並んだ受光素子を備えたものであり、かつ、当該電子回路部品像取得装置が、
前記吸着ノズルと前記撮像装置とを前記受光素子の列と交差する方向に相対移動させる相対移動装置と、
その相対移動装置による一定量の相対移動毎に前記線状に並んだ受光素子の受光量に関する情報を読み出す読出装置と
を含み、前記移動装置による１回の相対移動中に前記正面像と前記側面像とを並行して取得する  （１）項に記載の電子回路部品像取得装置。
本項の電子回路部品像取得装置によれば、相対移動装置による吸着ノズルと撮像装置との１回の相対移動中に、電子回路部品の正面像と側面像とが並行して取得され、安価な装置により能率よく電子回路部品の保持状態に関する情報を取得することができる。
【００１０】
（４）前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との一方を反射させてその一方の向きを９０度変え、正面像を形成する光と側面像を形成する光とを互いにほぼ平行とする反射器を含む  （１）項ないし  （３）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
正面像を形成する光と側面像を形成する光とをほぼ平行にすれば、両者を共通の撮像装置に入射させて正面像と側面像との両方を取得することが可能となる。なお、正面像を形成する光と側面像を形成する光とのいずれか一方を反射させてそれら両光をほぼ平行な状態で撮像装置に入射させればよいのであり、平行とされた後に、あるいは平行とされる前に両光が共にあるいは単独で反射させられて向きが変えられても差し支えない。
（５）前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光とを前記受光素子上に集光させる少なくとも１つのレンズを備えたレンズ系を含む  （１）項ないし  （４）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
レンズ系は、電子回路部品の表面（側面または底面）上と撮像装置の受光素子上とにそれぞれ焦点が位置するように配設される。電子回路部品の表面上の１点から放射された光がレンズ系により受光素子上に集光させられるようにされるのである。
（６）前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路の長さの差の影響を軽減する光路差影響軽減手段とを含む  （５）項に記載の電子回路部品像取得装置。
上記のように、レンズ系は電子回路部品の表面上と撮像装置の受光素子上とにそれぞれ焦点が位置するように配設されるのであるが、正面像を形成する光の光路と側面像を形成する光の光路との長さが異なる場合には、共通のレンズ系の焦点を共に電子回路部品の表面上（側面上および底面上）あるいは受光素子上に位置させることはできない。したがって、共通のレンズ系の他に、正面像を取得する場合と側面像を取得する場合との光路の長さの差の影響を軽減する手段である光路差影響軽減手段が設けられることが望ましい。なお、側面像は電子回路部品が正しい姿勢で吸着ノズルに吸着されているか否かを調べるために取得されることが多く、その場合には、多少明瞭さを欠く側面像によっても目的を達し得ることが多い。したがって、光路差影響軽減手段は常に必要なわけではないが、本項に記載の光路差影響軽減手段を設ければ、正面像も側面像も共に明瞭なものとして取得することが可能となる。光路差影響軽減手段は、正面像取得時と側面像取得時とにおけるレンズ系の焦点位置をそれぞれ電子回路部品の表面（側面および底面）の位置あるいは受光素子の位置と同一にするものであることが望ましいが、同一にすることは不可欠ではなく、実用上十分に明瞭な正面像と側面像とが得られる範囲まで近接させるものであればよい。
【００１１】
（７）前記光路差影響軽減手段が少なくとも１つのレンズを含む  （６）項に記載の電子回路部品像取得装置。
レンズを利用すれば、焦点位置を容易に変更可能である。
（８）前記少なくとも１つのレンズが１つのレンズであり、その１つのレンズの、前記正面像を形成する光の通過する部分と前記側面像を形成する光が通過する部分との焦点距離が互いに異なり、その構成が前記光路差影響軽減手段を構成している  （７）項に記載の電子回路部品像取得装置。
例えば、正面像を形成する光と側面像を形成する光とに共通の光学系に含まれるレンズの一つを、部分的に焦点距離が異なるものとすることによって正面像取得時と側面像取得時とにおける光路の長さの差の影響を軽減することができる。
（９）前記少なくとも１つのレンズが、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設されたレンズを含む  （７）項に記載の電子回路部品像取得装置。
正面像を形成する光と側面像を形成する光とに共通のレンズ系に、いずれかの光に専用のレンズを付加することによって、共通のレンズ系の、正面像取得時と側面像取得時とにおける焦点位置の電子回路部品の表面（側面および底面）の位置あるいは受光素子の位置との差を減少させることができる。
（１０）前記光路差影響軽減手段が、空気とは光の屈折率を異にする材料から成り、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設された透明体を含む  （６）項ないし  （９）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
像形成光を空気中から、屈折率が空気より大きい材料から成る透明体に入射させれば、像形成光が屈折し、実質上焦点距離が長くなることが知られており、この事実を利用して光路の長さの差の影響を軽減することができる。例えば、側面像を形成する光の光路が正面像を形成する光の光路より長いために、共通のレンズ系の焦点位置が電子回路部品の側面より手前側になってしまう場合に、側面像を形成する光の光路上に適宜厚さの透明体を配設すれば、焦点位置を電子回路部品の側面に近づけることができる。
（１１）前記光路差影響軽減手段が、凸曲面または凹曲面である反射面を備え、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設された曲面反射器を含む  （６）項ないし（１０）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
例えば、像形成光を反射させてレンズ系に導く反射器の反射面を平面から凹面に変更すれば、レンズ系の電子回路部品側の焦点距離が短くなり、凸面に変更すれば長くなる。したがって、例えば、側面像を形成する光の向きが１回、９０度変えられて、正面像を形成する光とほぼ平行とされた上で、共通のレンズ系に入光させられる場合には、側面像を形成する光の光路の方が長くなるため、その側面像を形成する光の向きを９０度変える反射器の反射面を凸面にすれば、側面像を形成する光の対物側の焦点位置を電子回路部品の側面の位置に近づけることができる。
【００１２】
（１２）前記撮像装置および前記光学系を、前記反射器により互いに平行とされた前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路に平行な方向に移動させることにより、正面像取得時と側面像取得時との両方において焦点位置を共に電子回路部品の表面の位置に近づける撮像装置等移動装置と、
その撮像装置等移動装置により前記光学系の焦点が電子回路部品の底面上に位置させられている状態で前記撮像装置に正面像を撮像させ、電子回路部品の側面上に位置させられている状態で撮像装置に側面像を撮像させる撮像装置制御装置と
を含む  （４）項に記載の電子回路部品像取得装置。
正面像を形成する光の光路と側面像を形成する光の光路との長さが互いに異なる場合に、撮像装置等移動装置により撮像装置および光学系を移動させれば、光学系の対物側の焦点を電子回路部品の底面上にも側面上にも位置させることができる。そして、焦点が底面上にある状態で撮像装置制御装置が撮像装置に正面像を撮像させ、焦点が側面上にある状態で側面像を撮像させるようにすれば、両方の光の光路の長さ互いに異なっても、共に明瞭な正面像と側面像とを取得することができる。
【００１３】
（１３）照明装置を含み、その照明装置が、前記側面像がシルエット像として取得されるように構成された  （１）項ないし（１２）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
側面像も正面像も、照明装置の変更によりシルエット像として取得することも反射像として取得することもできる。
（１４）照明装置を含み、その照明装置が、前記側面像が反射像として取得されるように構成された  （１）項ないし（１３）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
本項が（１３）項に従属する態様は、例えば、側面像をシルエット像として取得するか反射像として取得するかを選択可能としたい場合に有効である。
（１５）照明装置を含み、その照明装置が、前記正面像がシルエット像として取得されるように構成された  （１）項ないし（１４）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
（１６）照明装置を含み、その照明装置が、前記正面像が反射像として取得されるように構成された  （１）項ないし（１５）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
本項が（１５）項に従属する態様は、例えば、正面像をシルエット像として取得するか反射像として取得するかを選択可能としたい場合に有効である。
【００１４】
（１７）前記吸着ノズルが複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設されるとともに、前記一円周より前記一直線側に配設され、前記複数の吸着ノズルの各々に吸着された電子回路部品の側面像を形成する光を前記一円周の半径方向にほぼ平行な方向から前記一直線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を含む  （１）項ないし
（１６）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。
本態様の電子回路部品像取得装置においては、複数の電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得することができる。特に、吸着ノズルが一円周上に３個以上配設され、それらの各々によって１個ずつの電子回路部品を保持する形態の装着ヘッドを備えた電子回路部品装着システムにおいて、それら３個以上の電子回路部品すべての正面像が一度に撮像される場合に、撮像装置の撮像領域全体を有効に利用することができる。この場合には、複数の正面像は撮像装置の撮像領域の周辺部に形成され、中央部に比較的大きな非使用領域が生じるのであるが、本項におけるように、平行化反射器を上記一円周より中心に近い位置に配設すれば、上記非使用領域に側面像が形成されることとなるからである。
（１８）前記撮像装置が、前記平行化反射器からの反射光に基づく前記側面像のすべてと、前記複数の吸着ノズルに保持された電子回路部品の前記正面像のすべてとを一度で撮像可能な視野を有するものである（１７）項に記載の電子回路部品像取得装置。
上記「一度で撮像可能な視野」は、撮像装置が、受光素子が面状に配列されたものである場合には、像形成光と受光素子面との相対移動を伴うことなく一挙に撮像し得る領域の大きさを意味し、撮像装置が、受光素子が直線状に配列されたものである場合には、像形成光と受光素子列との１回の相対移動により撮像し得る領域の大きさを意味するものとする。
（１９）前記複数の吸着ノズルが、前記一円周上に等角度間隔で配設された（１７）項または（１８）項に記載の電子回路部品像取得装置。
【００１５】
（２０）吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、前記吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、前記軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共通の撮像装置により撮像することを特徴とする電子回路部品の撮像方法。
前記  （１）項に関する説明がそのまま本項にも当てはまる。また、前記  （１）項ないし（１９）項の各々に記載の特徴は本項の撮像方法にも適用可能である。
（２１）前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを同時期に行う（２０）項に記載の撮像方法。
本項の撮像方法は、例えば、前記  （２）項または  （３）項に記載の装置によって実施し得る。
（２２）前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを相前後させて行う（２０）項に記載の撮像方法。
本項の撮像方法は、例えば、前記（１２）項に記載の装置によって実施し得る。
【００１６】
（２３）電子回路部品を供給する部品供給装置と、
回路基板を保持する基板保持装置と、
装着ヘッドを備え、その装着着ヘッドにより前記部品供給装置から電子回路部品を受け取って前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する装着装置と、
前記  （１）項ないし（１９）項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置と、
その電子回路部品像取得装置により取得された電子回路部品の正面像と側面像とのデータに基づいて前記装着装置を制御する制御装置と
を含むことを特徴とする電子回路部品装着システム。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、決して下記実施形態に限定されるものではなく、上記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００１８】
図１に本発明の一実施形態である電子回路部品像取得装置を備えた装着ユニット１の斜視図を示す。本装着ユニット１は、複数直列に並べて使用されるものであり、全体として電子回路部品装着システムを構成する。本装着ユニット１は、ベースモジュール１０と、ベースモジュール１０上に互いに隣接してかつ整列して配置された複数（図示の例では２つ）の装着モジュール１２と、それらベースモジュール１０および装着モジュール１２とは別体をなす制御装置としての制御モジュール１３とを含んで構成されている。装着モジュール１２は、後に説明する装着ヘッド，部品供給装置，ノズルストッカ等交換可能な部分を除いて互いに同じ構成のものであり、それらの並ぶ方向が回路基板の搬送方向とされている。なお、以下の説明において、装着モジュール１２が並ぶ方向を左右方向とし、それと直交する水平方向を前後方向と呼ぶ。つまり、図１における左前方が装着ユニット１および電子回路部品装着システムの前方である。装着ユニット１の左方が上流側、右方が下流側とされており、回路基板は、左方に位置する装着モジュール１２から右方に位置する装着モジュール１２に向かって搬送され、順次、各モジュールにおける部品装着作業が実行される。
【００１９】
なお、装着ユニット１に配置された各装着モジュール１２は、１つ１つが電子回路部品装着機としての機能を有するものとされており、本発明との関係において、装着モジュール１２の１つ１つを電子回路部品装着機として観念することも、装着ユニット１の集合体を１台の電子回路部品装着機と観念することもできる。図１において、右側の装着モジュール１２は、外装板等を取り除いて示してある。この図が示すように、各々の装着モジュール１２は、モジュールの躯体として機能するフレーム１４と、フレーム１４に配設されたれた種々の装置とを含んで構成されている。例えば、それぞれが回路部品を所定の部品供給個所において１個ずつ供給する複数のテープフィーダ（以下、「フィーダ」と略すことがある）１６を備えた部品供給装置１８、回路基板を搬送する機能と回路基板を所定の作業位置に固定的に保持する機能とを有する基板保持装置ないし基板コンベア２０、装着ヘッド２１、その装着ヘッド２１を作業領域内において移動させ、その装着ヘッド２１に装着作業を行わせるヘッド移動装置２２等である。
【００２０】
また、装着モジュール１２は、部品供給装置１８と基板コンベア２０との間に、電子回路部品像取得装置としての像取得装置２４と、後に説明する部品保持具である吸着ノズルを収納する部品保持具収納装置としてのノズルストッカ２５とが配備されている。さらに、各々の装着モジュール１２は、自身を制御するモジュール制御装置２６を有し、そのモジュール制御装置２６により、上記各装置が制御される。また、装着モジュール１２の各々は、上部に入出力装置としての操作・表示パネル２８を備え、この操作・表示パネル２８は、モジュール制御装置２６につながっており、各種指令、情報等についてのオペレータ入力の受け付け、装着モジュール１２およびそれの構成要素の状態等に関する情報の表示等を行う。
【００２１】
図２に上記装着ヘッド２１およびヘッド移動装置２２を取り出して示す。ヘッド移動装置２２は、ＸＹロボット型の移動装置であり、装着ヘッド２１を前後方向に移動させるＹスライド装置３０と、左右方向に移動させるＸスライド装置３２とを含んで構成される。Ｙスライド装置３０は、フレーム１４の一部を成すビーム３４に設けられ、Ｙ軸モータ３６の駆動により、ボールねじ機構を介してＹスライド３８をＹガイド４０に沿って移動させる。Ｘスライド装置３２は、Ｙスライド３８に設けられ、Ｘ軸モータ４６の駆動により、ボールねじ機構を介してＸスライド４８をＸガイド５０に沿って移動させる。装着ヘッド２１は、Ｘスライド４８に着脱可能に取り付けられる構造となっている。装着ヘッド２１は、ヘッド移動装置２２により、部品供給供給装置１８と基板コンベヤ２０に支持された回路基板とにわたって移動させられる。なお、Ｘスライド４８には、その下部に、マークカメラ５６（ＣＣＤカメラである）が設けられている。このマークカメラ５６は、基板撮像装置として機能し、回路基板の表面に付された基準マーク等を撮像する。マークカメラ５６は、装着ヘッド２１と共に、ヘッド移動装置２２によって移動させられる。
【００２２】
装着ヘッド２１を図３に示す。なお、本図および前記図１，２においては、ノズル保持部６２等を明瞭に示すために、後述の遮蔽板１０２が省略されている。装着ヘッド２１は、ヘッド本体６０と、それに保持された概して軸状の複数のノズル保持部６２とを備えたものである。各ノズル保持部６２は、各々の軸線がヘッド本体６０の回転軸線に平行でかつそれら軸線がヘッド本体６０の回転軸線を中心とする一円周と直交する状態で等角度間隔に配設されており、各々の下端部に部品を保持する部品保持具としての吸着ノズル６４を着脱可能に保持している。装着ヘッド２１が部品供給装置１８の上方に位置する状態でノズル保持部６２が下降させられ、下端の吸着ノズル６４により、フィーダ１６の部品供給個所から供給される電子回路部品が取り出される。続いて、ヘッド本体６０が間欠回転させられるとともに、Ｘスライド４８がＸ軸方向に移動させられ、次の吸着ノズル６４により電子回路部品が取り出される。この動作の繰り返しにより、複数の吸着ノズル６４のすべてに電子回路部品が保持された状態となる。
【００２３】
その状態で装着ヘッド２１が前記像取得装置２４の上方へ移動させられ、それに保持されている電子回路部品すべての正面像と側面像とが一挙に取得される。この撮像に関しては後に詳細に説明する。撮像後、装着ヘッド２１は基板コンベヤ２０に固定的に保持された回路基板の上方に移動させられるが、その移動中に、取得された側面像および正面像の画像データの処理が行われ、吸着ノズル６４による電子回路部品の保持姿勢の適否ならびに保持位置誤差が取得される。装着ヘッド２１が回路基板の上方へ移動させられた後、ノズル保持部６２の回転および昇降と、ヘッド本体６０の間欠回転との繰り返しにより、電子回路部品が保持位置誤差を修正されつつ回路基板に装着される。ただし、吸着ノズル６４による保持姿勢が適切ではないと判定された電子回路部品は装着されず、装着ヘッド２１が部品廃棄位置へ移動させられて、図示を省略する部品回収箱へ廃棄される。
【００２４】
以上の動作のために、Ｘスライド４８に着脱可能に取り付けられるブラケット７０には、ヘッド本体６０を間欠回転させるヘッド本体回転装置７２、ノズル保持部６２をヘッド本体６０に対して昇降させる保持部昇降装置７４、およびノズル保持部６２をそれの軸線まわりに自転させる保持部回転装置７６が設けられている。間欠回転装置７２，保持部昇降装置７４および保持部回転装置７６はそれぞれ駆動源として、ヘッド本体回転モータ８０，保持部昇降モータ８２および保持部回転モータ８４を備えている。これらモータはいずれも、サーボモータ等回転角度の正確な制御が可能な電動モータとされている。
【００２５】
装着ヘッド２１に保持された複数の電子回路部品の保持状態を取得するための撮像の状況を図４および図５に示す。この図から明らかなように、前記像取得装置２４は、第一レンズ系９０および撮像部９２から成るＣＣＤカメラ９４と、照明装置９６と、反射器９８と、第二レンズ系１００と、遮蔽板１０２とを備えている。撮像部９２は受光素子が面状に配置された固体イメージセンサの一種であるＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを備えたものであり、第一レンズ系９０は、そのＣＣＤイメージセンサの撮像面（受光素子面）に、装着ヘッド２１に保持された複数の電子回路部品１１０のすべての正面像と側面像とを形成する光を集光させ、結像させるものである。照明装置９６は照明装置本体１１２の凹球面上に発光体としてのＬＥＤ群１１４が配設されるとともに、底部中央に開口１１６が形成されたものであり、装着ヘッド２１に保持されたすべての電子回路部品１１０の底面と側面とを可視光により照明するとともに、それら電子回路部品の正面像（底面の反射像）と側面像とを形成する光が開口１１６を経て第一レンズ系９０および撮像部９２に入射することを許容する。
【００２６】
遮蔽板１０２は内側面が黒色とされており、入射した光をほぼ完全に吸収する。また、吸着ノズル６４の吸着端面の後方に設けられた背景形成板１１８も黒色とされている。なお、遮蔽板１０２の内側面と背景形成板１１８とは必ず黒色にされなければならないわけではなく、暗色とされて、明るい電子回路部品１１０の像の暗い背景を形成するようにされればよい。
【００２７】
各ノズル保持部６２は前述のように配設され、その各々の下端部に吸着ノズル６４が保持されているため、吸着ノズル６４も各々の軸線がヘッド本体６０の回転軸線に平行でかつそれら軸線がヘッド本体６０の回転軸線を中心とする一円周と直交する状態で等角度間隔に配設されている。反射器９８は、装着ヘッド２１の回転軸線上に配設され、各吸着ノズル６４に対応した複数の反射面１２０を備えて、角錐台状を成している。各反射面１２０は、上記一円周により規定される円の各半径（その円と、各吸着ノズル６４の軸線およびヘッド本体６０の回転軸線を含む各平面との各交線）と、それら各半径と各反射面１２０との交点を通ってヘッド本体６０の回転軸線に平行である各直線とに対して、それぞれ４５度傾斜している。したがって、各電子回路部品１１０の側面で反射された光は、各反射面１２０により９０度向きを変えられ、各電子回路部品１１０の底面で反射された光とほぼ平行な状態で、第一レンズ系９０および撮像部９２に入光させられる。反射器９８の複数の反射面１２０の各々を形成する部分がそれぞれ、複数の吸着ノズル６４の各々に吸着された電子回路部品１１０の側面像を形成する光を上記一円周の半径方向にほぼ平行な方向からヘッド本体６０の回転中軸線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を構成しているのである。
【００２８】
その結果、撮像部９２のＣＣＤイメージセンサの撮像面１２２（図４参照）の中央部に複数の電子回路部品１１０の側面像（図５に拡大図を示す）１２４が形成され、そのまわりの一円周上に複数の正面像（底面像）１２６が形成される。上記の説明から明らかなように、電子回路部品１１０の側面像１２４を形成する光の光路は、正面像１２６を形成する光の光路より長くなっており、共通の第一レンズ系９０の対物側の焦点を正確に電子回路部品の側面と底面との両方の上に位置させることができない。第二レンズ系１００は、第一レンズ系９０の焦点が電子回路部品１１０の底面上に位置するように第一レンズ系９０の位置を設定した場合に、第一レンズ系９０および第二レンズ系１００から成るレンズ系の焦点の位置と電子回路部品１１０の側面の位置との差を減少させるための焦点位置差減少手段の一種、あるいは正面像１２６を取得する場合と側面像１２４を取得する場合とにおける光路の長さの差の影響を軽減するための光路差影響軽減手段の一種として設けられている。第二レンズ系１００は、前記反射器９８の反射面１２０を覆う状態で配設されたプリズム１３０とレンズ１３２とを含んでいる。凹面レンズであるレンズ１３２に光路差影響軽減作用をさせ得ることは明らかであるが、プリズム１３２も空気より光の屈折率が高い透明材料から成っており、光路差影響軽減作用を為す。しかし、それでも焦点の位置を側面の位置に近づけ得るのみで、一致させることはできないため、本実施形態においては、さらに、ＣＣＤカメラ９４の絞りが強くされることによって被写界深度が深くされており、正面像１２６を形成する光と側面像１２４を形成する光との光路の長さの違いにもかかわらず、正面像１２６も側面像１２４も実用上十分な明瞭さ（シャープさ）で取得されるようにされている。
【００２９】
上記側面像１２４および正面像１２６を表す画像データは、前記モジュール制御装置２６に含まれる画像処理コンピュータにより処理され、側面像１２４からは、吸着ノズル６４による電子回路部品１１０の保持姿勢が適切か否かの情報が取得され、正面像１２６からは吸着ノズル６４による電子回路部品１１０の保持位置誤差が取得される。保持位置誤差は、本実施形態においては、電子回路部品の基準点（例えば、中心点）の吸着ノズル６４の軸線に直角な方向の位置誤差（例えば、吸着ノズル６４の軸線に直角でＸ軸およびＹ軸の各々に平行な方向の保持位置誤差）と、電子回路部品６４の基準点まわりの回転位置誤差とを含むものとされている。そして、モジュール制御装置２６は、装着ヘッド２１に、吸着ノズル６４による電子回路部品１１０の保持姿勢が不適切である電子回路部品１１０は回路基板に装着させず、保持姿勢が適切である電子回路部品１１０のみを、それらの保持位置誤差と、前記マークカメラによる回路基板の基準マークの撮像によって取得された回路基板の位置誤差とを共に修正しつつ装着させる。
【００３０】
上記撮像は、装着ヘッド２１が部品供給装置１８から電子回路部品１１０を受け取って回路基板の上方位置へ移動する途中に、像取得装置２４の上方に停止させられた状態で行われるのであるが、複数の電子回路部品１１０の側面像１２４と正面像１２６とが一挙に撮像されるため、停止時間がごく短くて済む。また、照明装置９６の光源たるＬＥＤ群１１４も複数の電子回路部品１１０に対して１回発光させられるのみであるため、劣化が少なくて済んで寿命が長くなり、かつ、エネルギ消費が少なくて済む。
【００３１】
上記実施形態においては、側面像１２４も正面像１２６も電子回路部品１１０の表面で反射された可視光に基づいて明るい像として取得されるようになっているが、シルエット像として取得することも可能である。例えば、吸着ノズル６４の背景形成板１１８と遮蔽板１００の内側面とを白色にするのである。あるいは、照明装置９６を紫外線を放射するものとするとともに、吸着ノズル６４の背景形成板１１８の下面と遮蔽板１００の内側面とに蛍光物質を塗布すればさらに良好なシルエット像が得られる。蛍光物質層は紫外線を吸収し、代わりに可視光を放射する。この可視光は電子回路部品１１０の周囲を通過して第一レンズ系９０および撮像部９２に入射する。これら第一レンズ系９０および撮像部９２には、電子回路部品１１０の表面において反射された紫外線も入射するが、撮像部９２のＣＣＤイメージセンサを可視光に対する感度は高いが、紫外線に対する感度は低いものとしておけば、電子回路部品１１０に対応する領域は暗くなり、その周囲に対応する領域が明るくなって、電子回路部品１１０の側面像と正面像とがシルエット像として取得される。
【００３２】
前記第二レンズ系１００に代えて、図６に示すように、反射器９８の反射面１２０に密着させたレンズ１３４を設けることも可能であり、また、側面像１２４を形成する光の光路と正面像１２６を形成する光の光路との長さの差が比較的小さい場合には、第二レンズ系１００あるいはレンズ１３４を省略することも可能である。また、第二レンズ系１００あるいはレンズ１３４を設ける代わりに、第一レンズ系９０を構成しているレンズの少なくとも１枚を、中央部と外周部とでは焦点距離が互いに異なるものとすることによって、光路差影響軽減手段とすることも可能である。また、第一レンズ系９０を、図７に示すように、側面像１２４を形成する光を集光させるレンズ１４０と、正面像１２６を形成する光を集光させるレンズ１４２とを含むものとし、両レンズ１４０，１４２を焦点距離を互いに異にするものとすることによって、光路差影響軽減手段とすることも可能である。さらに、図８に示すように、反射器９８と第一レンズ系９０との間に光路差影響軽減手段としてのレンズ１４４を配設し、あるいは、図９に示すように、反射器９８と電子回路部品１１０との間に光路差影響軽減手段としてのレンズ１４６を配設することも可能である。また、凸面鏡あるいは凹面鏡を光路差影響軽減手段として利用することも可能である。例えば、前記反射器９８の代わりに、図１０に示すように凸球面を反射面１４７とする反射器１４８を設けるのである。
【００３３】
光学的な光路差影響軽減手段を設ける代わりに、機械的な光路差影響軽減手段を設けることも可能である。図１１に示す撮像装置等移動装置１６０がその一例である。この撮像装置等移動装置１６０は、前記第一レンズ系９０，撮像部９２および照明装置９６をブラケット１６２に取り付けるとともに、ブラケット１６２をスライダ１６４およびガイド１６６により直線的に移動するように案内させ、エアシリンダ１６８等の駆動装置により移動させるようにしたものである。電子回路部品１１０の側面を撮像する場合には、ブラケット１６２を上昇端位置へ移動させ、底面を撮像する場合には下降端位置へ移動させれば、第一レンズ系９０の対物側の焦点を電子回路部品１１０の側面と底面とにそれぞれ一致させ、共に明瞭な側面像１２４と正面像１２６とを得ることができる。
【００３４】
撮像装置は受光素子が面状に配列されたものに限定されるわけではなく、線状に配列されたものを採用することも可能である。図１２にその一例を示す。符号１７０は受光素子が直線状に配列されたラインセンサであり、このラインセンサ１７０を備えた撮像装置１７２に対して、前記ヘッド本体６０および複数のノズル保持部６２を備えた装着ヘッド２１を、前記ヘッド移動装置２２により、矢印Ａで示すように、ラインセンサ１７０の長手方向と直角に立体交差する直線に沿って移動させ、一定距離移動する毎にラインセンサ１７０の信号を読み出せば、電子回路部品１１０の側面像１２４と正面像１２６とを１回の相対移動で取得することができる。照明装置，光学系等は撮像装置１７２に適したものとされることが望ましいことは勿論である。
【００３５】
また、照明装置も前記照明装置９６に限定されるわけではなく、例えば、図１３に示すように、ハーフミラー１８０，１８２と、光源１８４とを含む照明装置１８６とすることも可能である。ハーフミラー１８０は、光源１８４からの照明光を反射器９８に向かって反射するともに、反射器９８で反射された電子回路部品１１０の側面像１２４を形成する光を第一レンズ系９０および撮像部９２に向かって透過させる機能を果たす。ハーフミラー１８２は、光源１８４からの照明光を電子回路部品１１０の底面に向かって反射するともに、底面で反射された正面像１２６を形成する光を第一レンズ系９０および撮像部９２に向かって透過させる機能を果たす。複数種類の照明装置を設けることも可能である。例えば、図４に示した照明装置９６の下方に図１３に示した照明装置１８６を設け、ボールグリッドアレイを有する電子回路部品は前者で、抵抗器，コンデンサ等のチップは後者で照明するようにするのである。また、正面像と側面像との一方は反射像で、他方はシルエット像で取得されるようにすることもできる。
【００３６】
撮像装置の配設位置や向きも以上の実施形態のものに限定されるわけではない。正面像を形成する光や側面像を形成する光の向きを反射器を使用して任意に変更することができ、種々の位置に種々の向きで配設された撮像装置に導くことができるのである。
【００３７】
さらに付言すれば、本発明は、複数の電子回路部品の側面像と正面像とを取得する場合のみならず、１個の電子回路部品の側面像と正面像とを取得する場合にも適用可能である。また、装着ヘッドが、ヘッド移動装置によりＸＹ座標面の任意の位置へ移動させられるＸＹロボット式の装着装置のみならず、装着ヘッドが固定の位置で間欠回転する間欠回転体に保持されて、旋回軸線まわりに旋回させられる一方、部品供給装置が装着ヘッドの旋回軌跡に対する接線の方向に移動させられるとともに、回路基板がＸＹテーブル上の基板保持装置に保持されて、ＸＹ座標面内の任意の位置へ移動させられるインデックス式の装着装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子回路部品像取得装置を含む装着ユニットの一部を除いて示す斜視図である。
【図２】上記装着ユニットの装着ヘッドおよびそれを移動させる装置を取り出して示す斜視図である。
【図３】上記装着ヘッドとその周辺とを示す斜視図である。
【図４】前記電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。
【図５】図４における側面像の拡大図である。
【図６】本発明の別の実施形態である電子回路部品像取得装置の反射器を示す図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置の反射器を概念的に示す図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置の一部を示す側面図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置の一部を概念的に示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。
【符号の説明】
１：装着ユニット    ２１：装着ヘッド    ２２：ヘッド移動装置    ２４：像取得装置    ３０：Ｙスライド装置    ３２：Ｘスライド装置    ６０：ヘッド本体    ６２：ノズル保持部    ６４：吸着ノズル    ７０：ブラケット    ７２：ヘッド本体回転装置    ７４：保持部昇降装置    ７６：保持部回転装置
８０：ヘッド本体回転モータ    ８２：保持部昇降モータ    ８４：保持部回転モータ    ９０：第一レンズ系    ９２：撮像部    ９４：ＣＣＤカメラ
９６：照明装置    ９８：反射器    １００：第二レンズ系    １０２：遮蔽板１１０：電子回路部品    １１２：照明装置本体    １１４：ＬＥＤ群
１１６：開口    １１８：背景形成板    １２０：反射面    １２２：撮像面
１２４：側面像    １２６：正面像    １３０：プリズム    １３２，１３４，１４０，１４２，１４４，１４６：レンズ    １４７：反射面    １４８：反射器    １６０：撮像装置等移動装置    １７０：ラインセンサ    １７２：撮像装置    １８０，１８２：ハーフミラー    １８４：光源
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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