(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、鏡胴内に設けられた結像レンズを介して、撮像素子ユニット内の撮像素子に入射させ、前記撮像素子により、前記電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、
前記撮像素子ユニットの開口端側に設けられると共に外方へ突出する円筒状のフランジと、
前記鏡胴の開口端側に設けられると共に前記フランジの外面を外側から包囲する内壁面をもったフランジ収容部と、
前記鏡胴内の光軸に対して垂直に延びると共に前記フランジ収容部の外壁面から前記内壁面のうちの内周面にかけて貫通するネジ穴と、
前記ネジ穴内に螺入させて、前記フランジの前記外面のうちの周端面に先端を当接させる調整ネジとを備え、
前記フランジの前記周端面と前記フランジ収容部の前記内周面との間には、その全周にわたって隙間が設けられたことを特徴とする電子部品認識装置。
【請求項２】
前記フランジは、前記撮像素子ユニットにネジ結合部を介して接合させた円筒状のインナースリーブに設けられ、前記フランジ収容部は、前記鏡胴にネジ結合部を介して接合させた円筒状のアウタースリーブに設けられたことを特徴とする請求項１記載の電子部品認識装置。
【請求項３】
前記フランジの前記周端面の中央には、前記調整ネジの先端を当接させる突起部が、前記フランジの全周にわたって突出形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品認識装置。
【請求項４】
前記フランジ収容部の前記内壁面のうちで前記フランジの摺動面と対面するフランジ支持面に、環状の逃げ溝を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子部品認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品認識装置に係り、特に、電子部品を基板に実装するあたって、電子部品の状態を予め認識させるための電子部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品認識装置１００は、図８に示すように、小視野本体Ｃと大視野本体Ｄとを有し、小視野本体Ｃは、ＣＣＤからなる撮像素子１０３が組み込まれた撮像素子ユニット１０１を有し、大視野本体Ｄは、ＣＣＤからなる撮像素子１０４が組み込まれた撮像素子ユニット１０２を有している。各撮像素子ユニット１０１，１０２は、ハウジングＨに対して直角に配置させた鏡胴１０７，１０８にそれぞれ固定され、各鏡胴１０７，１０８内には、結像レンズ１０５，１０６が設けられている。また、ハウジングＨの端部には、吸着ノズル１０９で撮像位置まで搬送させた電子部品Ｐに対し、その底面に向けて光を照射する照明光源１１０が配置されている。そして、ハウジングＨ内には、電子部品Ｐからの反射光の光路を９０°曲げるための全反射ミラー１１１が設けられている。さらに、ハウジングＨ内において、全反射ミラー１１１と結像レンズ１０５との間にはハーフミラープリズム１１２が配置され、ハーフミラープリズム１１２と結像レンズ１０６との間には全反射ミラー１１３が配置されている。
【０００３】
ここで、図９に示すように、鏡胴１０７には、ネジ結合部Ｍ１を介して固定側スリーブ１１４が螺着され、このスリーブ１１４の上端にはフランジ１１５が形成されている。また、撮像素子ユニット１０１の開口端には、ネジ結合部Ｍ２を介して可動側スリーブ１１６が螺着され、このスリーブ１１６の端部には、フランジ１１５を包囲するようなフランジ収容部１１７が設けられている。すなわち、スリーブ１１４は、鏡胴１０７にネジ固定され、スリーブ１１６は、撮像素子ユニット１０１にネジ固定されるが、フランジ収容部１１７は、フランジ１１５に対してラジアル方向及び回転方向に自由度をもち、光軸Ｌに対して垂直な平面内を自由に移動させ得る構成になっている。この構成は、鏡胴１０７内の光軸Ｌと撮像素子１０３の中心との位置合わせ調整に利用される。また、フランジ収容部１１７には複数のネジ穴１１８が設けられ、各ネジ穴１１８に調整ネジ１１９を螺入させている。したがって、撮像素子ユニット１０１を水平方向に移動させながら、光軸Ｌと撮像素子１０３との芯合わせを行った後、調整ネジ１１９を締め込みながら、位置合わせの微調整を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子部品認識装置は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。
【０００５】
すなわち、図１０に示すように、ネジ穴１１８は、４５°のインデックス角度をもって、フランジ収容部１１７に設けられているが、撮像素子１０３の位置調整の際、フランジ収容部１１７を回転させる結果として、ネジ穴１１８も一緒に回転し、ネジ穴１１８の位置が最終的にどこになるか、その構造上、予測が極めてつけにくい。従って、大視野本体Ｄに近い側のネジ穴１１８が、大視野本体Ｄに遮られて使用不能になると、ドライバ等の工具による調整ネジ１１９の均一な締め込みができない事態も発生し、結果的に、撮像素子の位置合わせをミクロンオーダで微調整することが困難になる。特に、小視野本体Ｃと大視野本体Ｄとが近接すればするほど問題になる。そして、このような不具合を解消させるために、小視野本体Ｃと大視野本体Ｄとを大きく離すことも考えられるが、装置自体が大型化するといった問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、撮像素子の位置調整を確実に行うようにした電子部品認識装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の電子部品認識装置は、所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、鏡胴内に設けられた結像レンズを介して、撮像素子ユニット内の撮像素子に入射させ、撮像素子により、電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、撮像素子ユニットの開口端側に設けられると共に外方へ突出する円筒状のフランジと、鏡胴の開口端側に設けられると共にフランジの外面を外側から包囲する内壁面をもったフランジ収容部と、鏡胴内の光軸に対して垂直に延びると共にフランジ収容部の外壁面から内壁面のうちの内周面にかけて貫通するネジ穴と、ネジ穴内に螺入させて、フランジの外面のうちの周端面に先端を当接させる調整ネジとを備え、フランジの周端面とフランジ収容部の内周面との間には、その全周にわたって隙間が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
この電子部品認識装置においては、フランジとフランジ収容部とは隙間を介して相対移動するが、フランジ収容部を鏡胴側に設け、フランジを撮像素子ユニット側に設ける結果として、フランジ収容部は固定側となり、フランジは可動側となる。したがって、鏡胴内の光軸に対し、撮像素子ユニット内の撮像素子を位置合わせ調整する際、フランジをフランジ収容部内でラジアル方向に移動させながら撮像素子の位置を調整する。さらに、撮像素子の角度調整を、フランジを回転させながら調整する。このような調整にあたっても、ネジ穴は、フランジの回転に追従することなく、常に所望の位置をキープし続けることになり、作業者が予め設定した当初の位置からズレるような不測の事態は起こらない。よって、調整ネジを、当初予定したネジ穴に確実に螺入させることができ、作業者の意図するミクロンオーダでの微調整を確実なものにする。
【０００９】
請求項２記載の電子部品認識装置において、フランジは、撮像素子ユニットにネジ結合部を介して接合させた円筒状のインナースリーブに設けられ、フランジ収容部は、鏡胴にネジ結合部を介して接合させた円筒状のアウタースリーブに設けられると好ましい。このように、インナースリーブ及びアウタースリーブを鏡胴と撮像素子ユニットとの間に組み込むことで、組立てや設計の自由度が増すと同時に、鏡胴に対するアウタースリーブのねじ込み量を調整することができ、撮像素子と結像レンズとの距離を変えながらの焦点調整作業を容易にする。
【００１０】
請求項３記載の電子部品認識装置において、フランジの周端面の中央には、調整ネジの先端を当接させる突起部が、フランジの全周にわたって突出形成されると好ましい。このような構成を採用した場合、調整ネジの締め過ぎにより引き起こされるフランジのスラスト方向への膨張変形を、フランジ自体で吸収することができ、撮像素子の位置調整過程において、一旦微調整した焦点深度が、調整ネジの締め過ぎによって変化してしまうことを確実に防止する。また、調整ネジの再度の締め込みをも可能にする。
【００１１】
請求項４記載の電子部品認識装置において、フランジ収容部の内壁面のうちでフランジの摺動面と対面するフランジ支持面に、環状の逃げ溝を形成すると好ましい。このような構成を採用した場合、調整ネジの締め過ぎにより、フランジがスラスト方向への膨張変形した場合でも、膨張変形した部分を逃げ溝に吸収させることができ、撮像素子の位置調整過程において、一旦微調整した焦点深度が、調整ネジの締め過ぎによって変化してしまうことを確実に防止する。また、調整ネジの再度の締め込みをも可能にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による電子部品認識装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る電子部品認識装置を示す断面図である。同図に示す電子部品認識装置１は、水平方向に延在させたハウジングＨから上方に延びる小視野本体Ａと大視野本体Ｂとを有し、小視野本体ＡはハウジングＨの略中央に位置し、大視野本体ＢはハウジングＨの後端に位置する。また、小視野本体Ａは、ＣＣＤからなる撮像素子２が組み込まれた撮像素子ユニット３を有し、大視野本体Ｂは、ＣＣＤからなる撮像素子４が組み込まれた撮像素子ユニット５を有している。
【００１４】
各撮像素子ユニット３，５は、ハウジングＨに対して直角に配置させた鏡胴６，７にそれぞれ固定され、小視野用の鏡胴６は、ハウジングＨの中央に固定させると共に、その内部に結像レンズ８を有している。同様に、大視野用の鏡胴７は、ハウジングＨの後端に固定させると共に、その内部に結像レンズ９を有している。また、ハウジングＨの前端部には、吸着ノズル１０により撮像位置まで搬送させた電子部品Ｐの底面に向けて、光りを照射する複数の照明光源１１が配置されている。各照明光源１１は、ＬＥＤからなり、電子部品Ｐからの反射光を受け入れる撮像窓１２の壁面に環状に配列させている。この撮像窓１２には、防塵ガラス１３が嵌め込まれている。
【００１５】
ハウジングＨ内には、撮像窓１２の真下に位置する全反射ミラー１４が固定され、この全反射ミラー１４の反射面は、電子部品Ｐで反射した光を９０°曲げるために４５°傾けられている。さらに、ハウジングＨ内の中央において、全反射ミラー１４と結像レンズ８との間には、結像レンズ８の真下に位置するハーフミラープリズム１５が固定され、このハーフミラープリズム１５のミラー面１５ａによって光路を上方と水平との二つに分岐させている。更に、ハウジングＨ内の後端において、ハーフミラープリズム１５と結像レンズ９との間には、結像レンズ９の真下に位置する全反射ミラー１６が固定され、この全反射ミラー１６によって、光路が上方に向けて９０°曲げられる。
【００１６】
図２に示すように、小視野本体Ａにおいて、円筒状の鏡胴６内には、軸線方向にねじ切りされたネジ結合部１８を介して、アウタースリーブ１９が嵌め込まれている。この鏡胴６には、この外壁面６ａから内壁面６ｂにかけてラジアル方向に貫通して、アウタースリーブ１９の本体部１９Ａに対峙させる複数のネジ穴２０が設けられている。各ネジ穴２０に止めネジ２１を螺着され、この止めネジ２１をねじ込むことで、アウタースリーブ１９は鏡胴６に対して固定される。
【００１７】
また、鏡胴６の上端面に焦点調整ねじリング２２を当接配置させ、この焦点調整ねじリング２２の内周面には雌ネジ部２２ａが設けられ、アウタースリーブ１９の本体部１９Ａの外面には、この雌ネジ部２２ａと螺合する雄ネジ部１９ａが設けられている。そこで、雌ネジ部２２ａと雄ネジ部１９ａとを螺合させ、止めネジ２１の利用を図ることで、アウタースリーブ１９は、ネジ結合部１８を介して鏡胴６に調整自在に固定される。すなわち、止めネジ２１を利用し、鏡胴６に対してアウタースリーブ１９を仮り固定した状態で、焦点調整ねじリング２２を所望量だけ回転させることにより、アウタースリーブ１９をスラスト（軸線）方向に進退させ、結像レンズ８と撮像素子２との間隔を変えながら、撮像素子２の焦点調整を行う。この焦点調整後、止めネジ２１を再度締め込むことで、アウタースリーブ１９を鏡胴６に対してしっかり固定させる。
【００１８】
これに対して、撮像素子ユニット３の開口端には、軸線方向にねじ切りされたネジ結合部２３を介して、インナースリーブ２４が嵌め込まれている。このネジ結合部２３は、撮像素子ユニット３の開口端の内壁面に形成した雌ネジ部３ａとインナースリーブ２４の外壁面に形成した雄ネジ部２４ａとからなる。そして、雌ネジ部３ａと雄ネジ部２４ａとを螺合させると、インナースリーブ２４は撮像素子ユニット３に固定される。
【００１９】
ここで、撮像素子２の位置調整時において、アウタースリーブ１９に対しインナースリーブ２４はフリー回転させる得る構成になっている。具体的に、インナースリーブ２４の端部には、外方へ突出する円筒状のフランジ２５が設けられ、アウタースリーブ１９の端部には、フランジ２５を外側から包囲するフランジ収容部２６が設けられている。すなわち、フランジ収容部２６の内壁面２７でフランジ２５の外面２８を包囲している。このフランジ収容部２６の内壁面２７は、帯状の内周面２７ａとこの内周面２７ａの上下に位置するフランジ支持面２７ｂ，２７ｃとから断面コ字状に形成され、フランジ２５の外面２８は、帯状の周端面２８ａとこの周端面２８ａの上下に位置する摺動面２８ｂ，２８ｃとから断面コ字状に形成されている。
【００２０】
そして、フランジ２５の周端面２８ａとフランジ収容部２６の内周面２７ａとを対峙させると共に、周端面２８ａと内周面２７ａとの間には、その全周に亙って隙間Ｓが設けられている。その結果、フランジ２５は、フランジ収容部２６内において、光軸Ｌに対して垂直な平面内をラジアル方向及び周方向に自由に移動することができる。また、スラスト方向（軸線方向）に数ミクロン程度の極僅かなスラスト隙間を設けるように、フランジ２５の摺動面２８ｂ，２８ｃとフランジ収容部２６のフランジ支持面２７ｂ，２７ｃとを対峙させる。その結果、フランジ２５は、フランジ収容部２６内でラジアル方向及び周方向にのみ移動でき、スラスト方向の移動が適切に押え込まれている。なお、フランジ収容部２６にフランジ２５を嵌め込む際の組立て作業性を考慮し、フランジ収容部２６の一部には、ネジ結合部２９を介在させたスラスト押えリング２６Ａが設けられている。また、スラスト押えリング２６Ａの締め込み量により、前述したスラスト隙間の量を調整する。
【００２１】
このように構成すると、図３に示すように、装置１のセッティング時に、撮像素子２の中心位置が、鏡胴６内の光軸Ｌに対して、図３の実線で示すようにズレている場合や、撮像素子２が角度θだけ傾いている場合でも、撮像素子２の芯合わせ調整や角度ズレ調整を、図示しないモニターを見ながら、作業者が撮像素子ユニット３を手で動かし、所望の位置（二点鎖線）まで撮像素子ユニット３を動かすことができる。この二点鎖線の位置は、撮像素子２で電子部品Ｐ全体を認識できる視野の中央であることが好ましい。
【００２２】
図２及び図４に示すように、フランジ収容部２６には、光軸Ｌに対して直交する方向に延びるネジ穴３０が形成され、このネジ穴３０は、外壁面２６ａから内周面２７ａにかけて貫通し、フランジ収容部２６の周囲に４５°のインデックス角度をもって、合計８本設けられている。そして、ぞれぞれのネジ穴３０には調整ネジ３１が挿入され、ドライバ等の工具によるフランジ２５の固定及び微調整を可能にしている。このように、ネジ穴３０は、固定側となるフランジ収容部２６に形成されるので、撮像素子２の角度ズレ調整を行う際、ネジ穴３０は、フランジ２５の回転に追従することがなく、常に当初の設定位置をキープし続けることになる。
【００２３】
したがって、作業者が予め設定しておいた位置からネジ穴３０がズレ、調整ネジ３１を、ドライバ等の工具で締め付けできなくなるような不測の事態は起こらず、調整ネジ３１の締め込みを、当初予定したネジ穴３０で確実に行うことができる。そして、対向する調整ネジ３１同士の押し合い量を加減することで、芯合わせの微調整を、ミクロンオーダで確実に達成させることができる。
【００２４】
前述したような不測の事態は、小視野本体Ａと大視野本体Ｂとが近接すればするほで問題となる。図示しないが、ハウジングＨに撮像素子ユニットを三本以上設置させる場合に、装置１自体の小型化が要求されるときにその実効が著しい。
【００２５】
なお、大視野本体Ｂについても同様の構成が採用されており、その説明は、省略する。
【００２６】
本発明は、前述した実施形態に限定されることはない。
【００２７】
例えば、図５に示すように、フランジ２５Ａの周端面２８Ａａの中央には、調整ネジ３１の先端を当接させる突起部３３が形成され、この突起部３３は、フランジ２５Ａの全周にわたって帯状に突出形成されている。すなわち、この突起部３３は、周端面２８Ａａの上下の縁にＬ字状のカット部３４を施すことで具現化している。このような断面矩形の突起部３３を採用した場合、調整ネジ３１の締め過ぎにより引き起こされるフランジ２５Ａのスラスト方向（矢印方向）への膨張変形を、カット部３４で吸収させることができる。従って、撮像素子２の位置調整過程において、一旦微調整したはずの焦点深度が、調整ネジ３１の締め過ぎによって変化してしまうことが確実に防止される。また、調整ネジ３１の締め過ぎによる部品交換といった事態も回避させることができる。
【００２８】
同様に、図６に示すように、フランジ２５Ｂの周端面２８Ｂａの中央にも突起部３５が形成され、この突起部３５は、フランジ２５Ｂの全周にわたって帯状に突出形成されている。すなわち、この突起部３５は、周端面２８Ｂａの上下の縁にテーパ状のカット部３６を施すことで具現化している。このような断面台形状の突起部３５を採用した場合、調整ネジ３１の締め過ぎにより引き起こされるフランジ２５Ｂのスラスト方向（矢印方向）への膨張変形を、カット部３６で吸収させることができる。
【００２９】
また、図７に示すように、フランジ収容部４０のフランジ支持面２７Ａｂ，２７Ａｃに環状の逃げ溝３７，３８を形成し、各逃げ溝３７，３８は、フランジ２５の摺動面２８ｂ，２８ｃに対峙すると共に、周端面２８ａの延長上に位置する。なお、一方の逃げ溝３７はスラスト押えリング４０Ａに形成されている。このような逃げ溝３７，３８を採用した場合、調整ネジ３１の締め過ぎにより、フランジ２５がスラスト方向への膨張変形した場合でも、膨張変形した部分を逃げ溝３７，３８に吸収させることができる。従って、撮像素子２の位置調整過程において、一旦微調整したはずの焦点深度が、調整ネジ３１の締め過ぎによって変化してしまうことが確実に防止される。また、調整ネジ３１の締め過ぎによる部品交換といった事態も回避させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による電子部品認識装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、鏡胴内に設けられた結像レンズを介して、撮像素子ユニット内の撮像素子に入射させ、撮像素子により、電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、撮像素子ユニットの開口端側に設けられると共に外方へ突出する円筒状のフランジと、鏡胴の開口端側に設けられると共にフランジの外面を外側から包囲する内壁面をもったフランジ収容部と、鏡胴内の光軸に対して垂直に延びると共にフランジ収容部の外壁面から内壁面のうちの内周面にかけて貫通するネジ穴と、ネジ穴内に螺入させて、フランジの外面のうちの周端面に先端を当接させる調整ネジとを備え、フランジの周端面とフランジ収容部の内周面との間には、その全周にわたって隙間が設けられたことにより、撮像素子の位置調整を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品認識装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した電子部品認識装置の要部拡大断面図である。
【図３】鏡胴の光軸と撮像素子との位置関係を示す概略図である。
【図４】図１の大視野本体と小視野本体との位置関係を示す概略図である。
【図５】本発明に係る電子部品認識装置の第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電子部品認識装置の第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明に係る電子部品認識装置の第４の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図８】従来の電子部品認識装置を示す断面図である。
【図９】図８に示した従来の電子部品認識装置の要部拡大断面図である。
【図１０】図８の大視野本体と小視野本体との位置関係を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｐ…電子部品、Ｌ…光軸、１…電子部品認識装置、Ｓ…隙間、２，４…撮像素子、３，５…撮像素子ユニット、６，７…鏡胴、８，９…結像レンズ、１８，２３…ネジ結合部、１９…アウタースリーブ、２４…インナースリーブ、２５，２５Ａ，２５Ｂ…フランジ、２６，４０…フランジ収容部、２６ａ…フランジ収容部の外壁面、２７…フランジ収容部の内壁面、２７ａ…内周面、２７ｂ，２７ｃ，２７Ａｂ，２７Ａｃ…フランジ支持面、２８…フランジの外面、２８ａ，２８Ａａ，２８Ｂａ…周端面、２８ｂ，２８ｃ…摺動面、３０…ネジ穴、３１…調整ネジ、３３，３５…突起部、３７…逃げ溝。
【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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