JP2001036295A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来の部品実装装置では本質的にさけること
ができない誤差が生じてしまう。 【解決手段】 実装部品６０と実装基板５０との実像を
撮像ユニット４０にて重ね合わせた上で、この撮像画像
を視認しつつ両者の相対位置を調整する。また、撮像ユ
ニットは撮像ポイントと退避ポイントとで進退可能に構
成されているので、位置決め調整をした後には実装部品
を実装基板に対して下降させるのみで実装を完了するこ
とができる。従って、簡易な構成でより高精度に実装部
品のを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品実装装置およ
び部品実装方法に関し、特に、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉ
ｄ Ａｒｒａｙ）にかかる部品の実装に使用して好適な
部品実装装置および部品実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の部品実装装置として、図
１２（ａ）に示すものが知られている。同図（ａ）にお
いて、この部品実装装置１は、チャック２とＣＣＤカメ
ラ３，４とＸＹテーブル５とを備えており、チャック２
とＣＣＤカメラ３とは板状部材６ｘに支持されている。
このチャック２とＣＣＤカメラ３とは板状部材６ｘの長
手方向に一体として移動可能に構成されており、この板
状部材６ｘは板状部材６ｙに支持され、板状部材６ｙの
長手方向に移動可能になっている。さらに、板状部材６
ｙは板状部材６ｚに支持されており、板状部材６ｚの長
手方向に移動可能となっている。

【０００３】また、チャック２は実装部品７を支持する
ようになっており、ＸＹテーブル５には実装基板８が支
持されるようになっている。従って、チャック２とＣＣ
Ｄカメラ３とが板状部材６ｘに沿って移動し、板状部材
６ｘが板状部材６ｙに沿って移動し、板状部材６ｙが板
状部材６ｚに沿って移動することで、実装部品７は図
（ａ）に示すｘ，ｙ，ｚ空間内の所望の位置に搬送され
るようになっている。

【０００４】部品の実装に当たっては、まずＣＣＤカメ
ラ４上部に搬送されたチャック２が実装部品７を支持し
た状態で撮像される。図１２（ｃ）はＣＣＤカメラ４の
撮像画像の一例である。このとき、図１２（ｃ）の撮像
画像に基づいて実装部品７上に小丸で示す接触点がチャ
ック２の所定箇所に対して相対的にどの位置にあるかが
算出される。

【０００５】この後、チャック２とＣＣＤカメラ３とは
ＸＹ平面を実装位置付近まで移動する。そして、図１２
（ｂ）に示すように実装基板８を撮像する。この撮像画
像によると、実装基板８上に小丸で示す実装位置の現在
位置に対する相対位置が判明する。ここで、すでに実装
部品７上の接触点の相対位置は判別しているので、この
実装部品７上の接触点位置と実装基板８上の実装位置と
が一致するようにチャック２をＸＹ平面上で移動させ、
Ｚ軸に沿って下方に移動させて実装を完了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の部品実
装装置および部品実装方法においては、次のような課題
があった。すなわち、従来例においては部品の実装位置
を決定する際のプロセスとしてＣＣＤ画像に基づいてチ
ャックに保持されている実装部品の接触点および実装基
板の実装位置を求めること、および実装部品を搬送する
ことが必要になる。従って、画像に基づく計算の際に発
生する誤差および搬送に伴って発生する誤差が発生して
しまい、これらの誤差の発生は本質的にさけることがで
きない。

【０００７】本発明は、上記課題にかんがみてなされた
もので、できるだけ簡易な構成で、より高精度に実装を
行うことが可能な部品実装装置および部品実装方法の提
供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、実装基板を支持する実装
基板支持具と、実装部品を支持しつつ実装基板に対して
鉛直方向に移動させて実装部品を実装させるＺ軸移動機
構と、上記実装部品の上記実装基板に対する相対的な位
置決めを調整可能な位置決め調整機構と、上記実装基板
と上記実装部品との間における撮像ポイントと両者間か
ら退避した退避ポイントとの間で進退可能に支持される
とともに、上記撮像ポイントにて鉛直上方と鉛直下方の
映像を一つの撮像素子上に結像させる撮像ユニットと、
同撮像ユニットによる撮像画像を出力する画像出力手段
とを具備する構成としてある。

【０００９】上記のように構成した請求項１にかかる発
明においては、実装基板支持具は実装基板を支持するよ
うになっており、Ｚ軸移動機構は実装部品を支持しつつ
実装基板支持具に支持された実装基板に対して鉛直方向
に移動させ、実装部品を実装させることが可能である。
ここで、実装部品と実装基板との相対的な位置を画像に
て視認しつつ調整して部品実装を行うため、位置決め調
整機構にて上記実装部品の上記実装基板に対する相対的
な位置決めを調整可能となっている。

【００１０】また、撮像ユニットは上記実装基板と上記
実装部品との間における撮像ポイントと両者間から退避
した退避ポイントとの間で進退可能に支持されるととも
に、上記撮像ポイントにて鉛直上方と鉛直下方の映像を
一つの撮像素子上に結像させるようになっている。そし
て、この撮像ユニットにて撮像した画像は、画像出力手
段にて出力される。従って、利用者は画像出力手段によ
って出力される撮像ユニットによる撮像画像を視認しつ
つ、位置決め調整機構にて実装部品と実装基板との位置
決めを行うことができる。その後、撮像ユニットを退避
させ、Ｚ軸移動機構にて実装部品を実装基板上に移動さ
せて実装させる。

【００１１】このとき、撮像ユニットの撮像画像は、実
装基板と実装部品との間にて撮像され、撮像ユニットの
鉛直上方と鉛直下方の映像が一つに重ね合わされたもの
である。従って、位置決め調整は両者の実像を視認しつ
つ行っていることになる。また、位置決め調整を行った
後に撮像ユニットが退避することにより部品実装のため
に駆動する部位はＺ軸調整機構のみであり、誤差が低減
されて非常に高精度の部品実装が可能となる。

【００１２】このように、本発明によると高精度な部品
の実装が可能であるので、実装部品を実装基板上の半田
パットに実装するようなＢＧＡにかかるものなど、いわ
ゆるリードレス部品を実装することに使用すると好適で
あるが、むろん、アウトリード部品を実装することに使
用可能であることは言うまでもない。また、上記実装基
板支持具は実装基板を支持することができればよく、い
わゆるＸＹテーブル上で基板の縁部を把持するなどして
固定するようにしてもよいし、持ち運び可能な台座に実
装基板を支持しつつ上記Ｚ軸移動機構のＺ軸内に載置す
るように構成してもよい。

【００１３】ここで、実装基板は一般的には１ミリ程度
の厚さであって大きさは様々である。従って、ある程度
の大きさの実装基板を縁部を把持するなどして支持する
場合には、実装基板の中央部に撓みが発生することが考
えられる。この撓みは、本発明において実装基板がＺ軸
方向に移動することを意味するので、実装位置において
撓みを発生させずに固定することが必要になる場合があ
る。そこで、このための構成の一例として、請求項２に
かかる発明は、請求項１に記載の部品実装装置におい
て、上記実装基板支持具は、実装基板の縁部を支持しつ
つ実装部位と略同一位置を同実装基板の下方から支える
構成としてある。

【００１４】上記のように構成した請求項２にかかる発
明においては、実装基板支持具は実装基板の縁部を支持
するようになっており、さらに、実装部位と略同一位置
を同実装基板の下方から支える。ここで、下方から支え
るのは実装部位と略同一位置であり、必ずしも実装位置
直下である必要はない。すなわち、ここでは下方から支
えることにより実装部位のＺ軸方向への位置的な変動を
低減することができればよいので、実装位置から少し離
れた位置にて下方から支えても十分であることが多い。
むろん、実装位置の直下で支えれば好適であるが、実装
位置直下の実装基板下面にはすでに何らかの素子等が配
線されていることも考えられるので、このような場合で
あっても下支え位置をずらせば十分な下支えの効果が得
られる。

【００１５】さらに、下から支えるための部材は、様々
な構成を採用することができる。例えば、実装基板が中
空となっている部分と略同一の高さを有する部材を介装
させることによって構成することもできるし、より好適
な例としては、上方に開口しつつこの開口部に実装基板
を吸着可能であり、かつ、実装基板が中空となる部分と
略同一の高さで支持するような部材で構成することが考
えられる。この場合には、実装基板が吸着されることに
よって、Ｚ軸方向のみならずＸＹ軸方向に対する位置的
変動も低減することが可能となってより高精度の部品実
装が可能となる。

【００１６】部品の実装に際してＺ軸移動機構は、実装
部品を実装基板に対して鉛直方向、すなわちＺ軸方向に
移動させ、実装部品を実装基板に対して載置するように
実装することができればよい。ここで、位置決め調整の
際には実装部品は実装基板のＺ軸上方にて支持すること
ができればよく、実装部品を機械的に把持するなど様々
な構成が考えられるが、基板に対する厚みが少ない部品
を実装する場合や、実装基板に載置した後に把持状態を
開放する際に接触摩擦によって動かしてしまうようなこ
とを防ぎたい場合も多い。このような場合に好適な一例
として、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求
項２のいずれかに記載の部品実装装置において、上記Ｚ
軸移動機構は、気体を吸入する吸入機構に連結されてな
るチャックにて実装部品を吸着支持する構成としてあ
る。

【００１７】上記のように構成した請求項３にかかる発
明においては、上記Ｚ軸移動機構は、実装部品を吸着支
持するチャックを備えており、このチャックは気体を吸
入する吸入機構に連結されている。すなわち、実装部品
はいわゆるバキュームチャックのような機構にて吸着支
持されるようになっており、実装部品を実装基板上に載
置した後に吸着解除することで実装がなされる。このと
き、吸着は実装部品上面にて行われるのでどのような厚
みの実装部品にも採用することができるし、実装部品を
載置後に実装部品に対する接触摩擦を発生させることが
ないので実装位置から実装部品をずらしてしまうことも
ない。

【００１８】ここで、上記吸入機構は実装部材を吸着す
ることができればよく、気体を吸入可能に構成するなど
すればよい。簡易な構成とするためには、例えば、エゼ
クターなどと呼ばれる小型のジェットポンプにて構成す
ればよいし、他にも様々な態様の真空ポンプを接続する
ことによって構成することができる。

【００１９】また、このように吸入機構に連結されてな
るチャックによって実装部品を支持する際には、所定の
開口部に実装部品を吸着させることになるが、実装部品
の大きさは様々であり、一台の部品実装装置にて種々の
大きさの実装部品を取り扱いたい場合もある。かかる場
合に好適な一例として、請求項４にかかる発明は、請求
項３に記載の部品実装装置において、上記チャックは、
上記実装部品を吸着支持する吸入ノズル部分が実装部品
の大きさに応じて交換可能である構成としてある。

【００２０】上記のように構成した請求項４にかかる発
明においては、上記チャックは吸入機構の開口部として
吸入ノズルを備えており、同吸入ノズル部分にて上記実
装部品を吸着支持する。そして、この吸入ノズル部分が
実装部品の大きさに応じて交換可能になっている。この
結果、実装部品の大きさに応じて最適な径を有する吸入
ノズルを選択可能になって、実装部品に対して吸入ノズ
ルが小さいために吸入支持が不安定になったり、実装部
品に対して吸入ノズルが大きいために実装部品を支持す
ることが不可能になったりすることを防ぐことができ
る。

【００２１】また、吸入支持している実装部品は吸入を
解除することによって実装基板上に実装することができ
るが、利用者は上記画像出力手段や、実装基板上を眺め
つつ操作することが多く、この視線を大きく動かすこと
なく吸入解除を行うことができれば便利である。そこ
で、このような構成の一例として、請求項５にかかる発
明は、請求項３または請求項４のいずれかに記載の部品
実装装置において、上記吸入機構は、上記実装部品を実
装基板上に移動させた後に利用者の足元に配設されるス
イッチにて実装部品の吸入を解除可能である構成として
ある。

【００２２】上記のように構成した請求項５にかかる発
明においては、本部品実装装置を操作する利用者の足元
にスイッチが配設されており、上記実装部品を実装基板
上に移動させた後に利用者が同足元のスイッチを操作す
ることにより吸入機構における実装部品の吸入を解除す
るようになっている。従って、利用者は自己の手元から
全く目線を移動させることなく吸入解除して部品実装を
行うことができる。

【００２３】さらに、このように利用者の視線移動を抑
えつつ吸入解除を行うことを可能にする構成の他の一例
として、請求項６にかかる発明は、請求項３〜請求項５
のいずれかに記載の部品実装装置において、上記吸入機
構は、上記実装部品を実装基板上に移動させた後に利用
者の手元に配設されるスイッチにて実装部品の吸入を解
除可能である構成としてある。

【００２４】上記のように構成した請求項６にかかる発
明においては、本部品実装装置を操作する利用者の手元
にスイッチが配設されており、上記実装部品を実装基板
上に移動させた後に利用者が同手元のスイッチを操作す
ることにより吸入機構における実装部品の吸入を解除す
るようになっている。従って、利用者は自己の手元から
全く目線を移動させることなく吸入解除して部品実装を
行うことができる。ここで、手元のスイッチは利用者が
目線移動をさせることなく操作可能に構成されればよ
く、その位置は様々である。例えば、部品実装時にＺ軸
移動機構にて実装部品を移動させるためのレバーを構成
し、このレバーの先端にボタンスイッチを備える等の構
成を採用することができる。

【００２５】上記位置決め調整機構においては、実装部
品の実装基板に対する相対的な位置決め調整が可能であ
ればよく、この調整の後にＺ軸を移動することのみで実
装部品の接触点と実装基板の実装位置とを接触するよう
に調整することができればよい。すなわち、上記実装部
品と実装基板とは位置決め調整時にはＺ軸の上方と下方
とに物理的に離間して支持されており、両者のいずれか
を移動させると両者の相対的な位置が変化する。従っ
て、撮像ユニットによる撮像画像に基づいて相対的な位
置を変化させることにより、位置決め調整がなされる。

【００２６】ここで、実装部品と実装基板とのいずれか
を移動させるための構成の具体例として、請求項７にか
かる発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の部
品実装装置において、上記位置決め調整機構は、上記Ｚ
軸移動機構におけるＺ軸に直交するＸＹ平面内において
ＸＹ軸方向に相対位置を調整可能なＸＹ軸調整機構と、
同ＸＹ平面内においてＺ軸を中心としたθ回転方向に相
対位置を調整可能なθ調整機構とを具備する構成として
ある。

【００２７】上記のように構成した請求項７にかかる発
明は、位置決め調整機構はＸＹ軸調整機構を具備してお
り、Ｚ軸移動機構におけるＺ軸に直交するＸＹ平面内に
おいてＸＹ軸方向に相対位置を調整可能である。また、
θ調整機構を具備しており、同ＸＹ平面内においてＺ軸
を中心としたθ回転方向に相対位置を調整可能である。
すなわち、同一平面内に離間して置かれた合同な図形を
重ね合わせることを考えると、一般的には図形の平行移
動操作および回転移動操作が必要となってくる。

【００２８】そこで、ＸＹ軸調整機構にてＸＹ平面内で
平行移動させることを可能にし、θ調整機構にて回転移
動させることを可能にする。この結果、撮像ユニットの
画像を視認しつつ実装部品と実装基板との相対位置を位
置決め調整することが可能となる。ここで、位置決め調
整の際にＸＹ平面内のみならずＺ軸方向にも調整可能に
してもよい。すなわち、Ｚ軸方向は上述の撮像ユニット
にて撮像する映像の光軸に平行であるので、実装部品と
実装基板とをＺ軸方向に調整可能にするとより高精度で
撮像素子に結像させることができる。

【００２９】このようにＸＹ平面内の平行移動をさせる
ためのより具体的な構成の一例として、請求項８にかか
る発明は、請求項７に記載の部品実装装置において、上
記ＸＹ軸調整機構は、上記実装基板支持具に備えられ、
実装基板をＸＹ方向に移動させつつ相対位置を調整する
構成としてある。

【００３０】上記のように構成した請求項８にかかる発
明においては、ＸＹ軸調整機構は上記実装基板支持具に
備えられている。そして、この実装基板支持具における
ＸＹ軸調整機構にて実装基板をＸＹ方向に移動させつつ
相対位置を調整する。すなわち、実装基板支持具は実装
基板を支持しつつもＸＹ軸調整機構によってＸ，Ｙ軸方
向に実装基板を移動させることが可能となっている。

【００３１】ＸＹ軸調整機構は実装基板をＸ，Ｙ軸方向
に移動させることができればよく、例えば、ＸＹテーブ
ルにて一般的に採用されているような、ラック＆ピニオ
ン機構，ラック＆ピン車機構と操作ハンドルとを連動さ
せることにより構成したりボールネジ機構にて調整する
ように構成することなどができる。さらに、より高精度
の位置決め調整を行うためにこの操作ハンドルを粗動ハ
ンドルと微動ハンドルとの二系統の調整をすることが可
能に構成することもできる。また、一般的に使用されて
いるＸＹテーブルに対して実装基板支持具を取り付ける
ことが可能に構成してもよい。

【００３２】さらに、ＸＹ軸調整機構を構成する他の例
として、請求項９にかかる発明は、請求項７または請求
項８のいずれかに記載の部品実装装置において、上記Ｘ
Ｙ軸調整機構は、上記Ｚ軸移動機構に備えられ、実装部
品をＸＹ方向に移動させつつ相対位置を調整する構成と
してある。

【００３３】上記のように構成された請求項９にかかる
発明においては、ＸＹ軸調整機構は上記Ｚ軸移動機構に
備えられている。そして、このＺ軸移動機構におけるＸ
Ｙ軸調整機構にて実装部品をＸＹ方向に移動させつつ相
対位置を調整する。すなわち、Ｚ軸移動機構は実装部品
を支持しつつもＸＹ軸調整機構によってＸ，Ｙ軸方向に
実装部品を移動させることが可能となっている。

【００３４】ここでも、ＸＹ軸調整機構はラック＆ピニ
オン機構，ラック＆ピン車機構，ボールネジ機構など様
々な機構にて構成することができるし、粗動，微動操作
を可能に構成することもできる。また、実装部品と実装
基板との相対位置を位置決め調整するためには、ＸＹ軸
調整機構を上記実装基板支持具もしくはＺ軸移動機構の
いずれかに備えれば十分であるが、より操作自由度を増
したり、操作性を向上させるするために、実装基板支持
具とＺ軸移動機構との両方に備えることも可能である。

【００３５】さらに、θ方向の回転移動を行うためのよ
り具体的な構成の一例として、請求項１０にかかる発明
は、請求項７〜請求項９のいずれかに記載の部品実装装
置において、上記θ調整機構は、上記実装基板支持具に
備えられ、実装基板をθ方向に回転させつつ相対位置を
調整する構成としてある。

【００３６】上記のように構成した請求項１０にかかる
発明は、θ調整機構は上記実装基板支持具に備えられて
いる。そして、この実装基板支持具におけるθ調整機構
にて実装基板をθ方向に回転させつつ相対位置を調整す
る。すなわち、実装基板支持具は実装基板を支持しつつ
もθ調整機構によってθ方向に実装基板を回転させるこ
とが可能となっている。θ調整機構はＺ軸を中心にして
実装基板を回転させることができればよく、各種歯車と
ハンドル回転とを連動させるなどして実装基板を回転可
能に構成すればよい。粗動，微動を調整可能にすること
もできる。

【００３７】さらにθ方向の回転移動を行うための構成
の他の一例として、請求項１１にかかる発明は、請求項
７〜請求項１０のいずれかに記載の部品実装装置におい
て、上記θ軸調整機構は、上記Ｚ軸移動機構に備えら
れ、実装部品をθ方向に回転させつつ相対位置を調整す
る構成としてある。

【００３８】上記のように構成した請求項１１にかかる
発明においては、θ調整機構は上記Ｚ軸移動機構に備え
られている。そして、このＺ軸移動機構におけるθ調整
機構にて実装部品をθ方向に回転させつつ相対位置を調
整する。すなわち、Ｚ軸移動機構は実装部品を支持しつ
つもθ調整機構によってθ方向に実装部品を回転させる
ことが可能となっている。ここでも、θ調整機構は各種
歯車とハンドル回転とを連動させるなど様々な機構にて
構成することができるし、粗動，微動操作を可能に構成
することもできる。また、実装基板支持具とＺ軸移動機
構との両方に備えることも可能である。

【００３９】上記撮像ユニットにおいては、鉛直上方お
よび鉛直下方の映像を一つの撮像素子上に結像させ、撮
像ポイントと退避ポイントとの間で進退可能であればよ
い。そこで、この撮像ユニットを進退させるための構成
の一例として、請求項１２にかかる発明は、請求項１〜
請求項１１のいずれかに記載の部品実装装置において、
上記撮像ユニットは、所定の固定軸に対して回転可能に
支持されており、同固定軸を中心として回動することに
より上記撮像ポイントと退避ポイントとを進退する構成
としてある。

【００４０】上記のように構成した請求項１２にかかる
発明においては、撮像ユニットは所定の固定軸に対して
回転可能に支持されている。そして、同固定軸を中心と
して回動することにより上記撮像ポイントと退避ポイン
トとを進退する。すなわち、この撮像ユニットが進退す
る撮像ポイントは光学経路となっており、所望の映像を
得るためには鉛直上方と鉛直下方からの映像に対して光
軸のずれを生じさせないような精度が必要となってく
る。ここで、所定の大きさの部材を移動させる際に、平
行移動を使用するよりも回転移動を使用する方が容易で
ある場合が多い。そこで、撮像ユニットを固定軸を中心
として回動可能にすることで所望の精度が容易に確保で
きる。

【００４１】また、この撮像ユニットにて鉛直上方およ
び鉛直下方の映像を一つの撮像素子上に結像させるため
の構成の一例として、請求項１３にかかる発明は、請求
項１〜請求項１２のいずれかに記載の部品実装装置にお
いて、上記撮像ユニットは、上記撮像素子に対向させつ
つ鉛直方向に対して平行に配設された鏡と、同鏡と撮像
素子とを結ぶ光軸および鉛直方向の両方に対して４５度
の角度に配設される半透過反射板とを具備する構成とし
てある。

【００４２】上記のように構成した請求項１３にかかる
発明においては、撮像ユニットは鏡と半透過反射板とを
具備している。同鏡は上記撮像素子に対向させつつ鉛直
方向に対して平行に配設されており、同半透過反射板は
同鏡と撮像素子とを結ぶ光軸および鉛直方向の両方に対
して４５度の角度に配設されている。すなわち、半透過
反射板は入射光を反射させると同時に透過させるように
なっており、片方の面で入射光を反射させて撮像素子方
向に導く。

【００４３】さらに、他方の面で入射光を反射させて撮
像素子と反対方向に導き、上記鏡で反射させ、再びこの
半透過反射板に入射する光を透過させることによって撮
像素子方向に光を導いている。この結果、半透過反射板
に二方向から入射する入射光が両方とも撮像素子方向に
導かれる。ここで、半透過反射板は入射光を所定の反射
率で反射しつつも所定の透過率で透過させることができ
ればよく、いわゆるハーフミラーなどのビームスプリッ
タで構成することができる。

【００４４】このように、鏡と半透過反射板とを使用す
ることにより、鉛直上方および鉛直下方からの入射光を
撮像素子方向に導くことができるが、さらに、この配置
を工夫することによってより便利な構成にすることがで
きる。その構成の一例として、請求項１４にかかる発明
は、請求項１３に記載の部品実装装置において、上記半
透過反射板は、鉛直下方の映像を下側の面にて反射して
上記撮像素子上に結像させるとともに、鉛直上方の映像
を上側の面にて反射させ、さらに上記鏡に反射させるこ
とにより上記撮像素子上に結像させる構成としてある。

【００４５】上記のように構成した請求項１４にかかる
発明においては、上記半透過反射板は、鉛直下方の映像
を下側の面にて反射して上記撮像素子上に結像させる。
また、鉛直上方の映像を上側の面にて反射させ、さらに
上記鏡に反射させることにより上記撮像素子上に結像さ
せる。すなわち、鉛直下方からの光は一回の反射を受け
て撮像素子に結像し、鉛直上方からの光は半透過反射板
にて一回反射され上記鏡で二回目の反射を受け、さらに
半透過反射板を透過して撮像素子に結像する。

【００４６】ここで、撮像素子に結像する映像として、
鉛直上方からのものは実装部品のものであり、鉛直下方
からのものは実装基板のものであり、位置決め調整のた
めに重ね合わされて結像される。従って、実装部品から
撮像素子までの光路長と、実装基板から撮像素子までの
光路長とは同一である必要があり、鉛直上方からの入射
光を一旦撮像素子と反対方向に導いた上で反射して撮像
素子に入射させることにより、半透過反射板から実装部
品までの距離は同半透過反射板から実装基板までの距離
に比べて短くなっている。つまり、このような構成によ
り半透過反射板を備える撮像ユニットから下の実装基板
までの距離の方が長くとることができ、実装基板上にす
でに種々の部品が実装されている場合であってもそれら
が邪魔にならない。

【００４７】このように本発明によると、鉛直上方から
の入射光と鉛直下方からの入射光を同一の撮像素子に結
像させることにより、実装部品と実装基板との相対的な
位置調整を行うことが容易になるが、利用者にとって実
装部品と実装基板とが区別できると好適である。そのた
めの構成の一例として、請求項１５にかかる発明は、請
求項１〜請求項１４のいずれかに記載の部品実装装置に
おいて、上記撮像ユニットは、撮像ポイントにて鉛直上
方と鉛直下方の映像を一つの撮像素子上に結像させるに
際し、鉛直上方と鉛直下方とを異なった波長の光で照明
する構成としてある。

【００４８】上記のように構成した請求項１５にかかる
発明においては、撮像ユニットは照明装置を具備してお
り、撮像ポイントにて鉛直上方と鉛直下方の映像を一つ
の撮像素子上に結像させるに際し、鉛直上方と鉛直下方
とを異なった波長の光で照明する。すなわち、可視光の
波長領域にて異なった波長の光で照明した場合には利用
者は鉛直上方と鉛直下方との光を異なった色の映像とし
て把握することが可能となり、一つの画像においても容
易にいずれの映像であるかが認識されるし、より確実に
実装部品と実装基板との相対位置のずれが明らかにな
る。

【００４９】さらに、一画像にて実装部品と実装基板と
のずれを明確に把握することを利用して、部品実装作業
を自動化するとより便利である。そのような構成の一例
として、請求項１６にかかる発明は、請求項１〜請求項
１５のいずれかに記載の部品実装装置において、上記撮
像ユニットは、上記位置決め調整機構を制御することが
可能であり、撮像した鉛直上方と鉛直下方との映像にお
いて上記実装部品と実装基板との相対位置がずれている
場合に、上記位置決め調整機構を制御してこのずれをな
くすように上記相対的な位置を調整する構成としてあ
る。

【００５０】上記のように構成した請求項１６にかかる
発明においては、撮像ユニットは上記位置決め調整機構
を制御して相対位置を調整することが可能となってい
る。すなわち、撮像した鉛直上方と鉛直下方との映像に
おいて上記実装部品と実装基板との相対位置がずれてい
る場合に、上記位置決め調整機構を制御してこのずれを
なくすように上記相対的な位置を調整する。この結果、
上記実装部品と実装基板との相対位置関係は自動で最適
な状態になる。むろんこの後にＺ軸移動機構を制御して
実装基板上への実装部品の載置までを自動化することも
可能であることは言うまでもない。

【００５１】このように、鉛直上方および鉛直下方の映
像を撮像するための素子は様々であり、その好適な一例
として、請求項１７にかかる発明は、請求項１〜請求項
１６のいずれかに記載の部品実装装置において、上記撮
像ユニットに備える撮像素子はＣＣＤである構成として
ある。

【００５２】上記のように構成した請求項１７にかかる
発明においては、撮像ユニットに備える撮像素子はＣＣ
Ｄである。ここで、ＣＣＤは非常に小型なものを構成す
ることができ、部品実装装置自体を小型化することが可
能となる。また、上述のように二色の照明を使用する場
合には、例えば照明を赤と緑の二色にしてＣＣＤの素子
を「ＲＧＢ」三色分構成せずに「Ｒ」と「Ｇ」の二色の
みにて構成することも考えられる。

【００５３】このように、実装部品と実装基板とを同一
画像に重ねて表示し、動画像に基づいて実装部品と実装
基板との相対的な位置決めを調整する手法にもとづく上
述の各発明は、装置としてのみならず方法の発明として
も機能することは容易に理解できる。このため、請求項
１８にかかる発明は、実装基板と実装部品との間におけ
る撮像ポイントと両者間から退避した退避ポイントとの
間で進退可能なユニットで実装基板と実装部品とを撮像
しつつ部品を実装する部品実装方法であって、実装部品
を実装基板に対して鉛直方向に移動可能に支持し、上記
実装基板と上記実装部品との映像を同一光路長にて一つ
の撮像素子上に結像させ、同撮像画像を視認しつつ実装
部品の実装基板に対する相対的な位置決めを調整して部
品実装を行う構成としてある。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、撮像ポイ
ントを退避可能な撮像ユニットにて実装部品と実装基板
との実像を撮像しつつ位置決め調整を行うので、簡易な
構成で、より高精度に実装を行うことが可能な部品実装
装置を提供することができる。また、請求項２にかかる
発明によれば、実装基板がＺ軸方向に移動するのを防ぐ
ことができ、より高精度に実装を行うことができる。さ
らに、請求項３にかかる発明によれば、簡易な構成でよ
り正確に実装部品を実装基板上に載置することができ
る。

【００５５】さらに、請求項４にかかる発明によれば、
種々の大きさの実装部品に対応することができ、汎用性
が向上する。さらに、請求項５にかかる発明によれば、
利用者が目線を移動することなく操作することができて
便利である。さらに、請求項６にかかる発明によれば、
利用者が目線を移動することなく操作することができて
便利である。

【００５６】さらに、請求項７にかかる発明によれば、
簡単に実装部品と実装基板との相対位置決め調整を行う
ことができる。さらに、請求項８にかかる発明によれ
ば、簡単にＸＹ軸方向で実装部品と実装基板との相対位
置決め調整を行うことができる。さらに、請求項９にか
かる発明によれば、簡単にＸＹ軸方向で実装部品と実装
基板との相対位置決め調整を行うことができる。

【００５７】さらに、請求項１０にかかる発明によれ
ば、簡単にθ方向で実装部品と実装基板との相対位置決
め調整を行うことができる。さらに、請求項１１にかか
る発明によれば、簡単にθ方向で実装部品と実装基板と
の相対位置決め調整を行うことができる。さらに、請求
項１２にかかる発明によれば、正確に撮像ユニットを進
退させることができる。

【００５８】さらに、請求項１３にかかる発明によれ
ば、鉛直上方および鉛直下方からの光を簡単に一つの撮
像素子に結像させることができる。さらに、請求項１４
にかかる発明によれば、撮像ユニット下方に十分な空間
を確保することができ、操作性が向上する。さらに、請
求項１５にかかる発明によれば、鉛直上方および鉛直下
方のいずれの映像であるかを的確に把握することがで
き、より正確に位置決め調整を行うことができる。

【００５９】さらに、請求項１６にかかる発明によれ
ば、利用者が何ら操作をすることなく位置決め調整が行
われて便利である。さらに、請求項１７にかかる発明に
よれば、小型の撮像ユニットを提供することができる。
さらに、請求項１８にかかる発明によれば、撮像ポイン
トを退避可能な撮像ユニットにて実装部品と実装基板と
の実像を撮像しつつ位置決め調整を行うので、簡易な構
成で、より高精度に実装を行うことが可能な部品実装方
法を提供することができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にか
かる部品実装装置の主要構成を概略斜視図により示して
いる。同図において、本部品実装装置は台座１０，Ｙ軸
スライド部２０，Ｚ軸移動機構３０，撮像ユニット４
０，ディスプレイ７０を備えている。台座１０は中央部
に実装基板５０を載置できるようになっており、両脇に
Ｙ軸スライド部２０の移動をその長手方向にガイドする
レール１２，１２を備えている。

【００６１】同レール１２，１２の内部にはラック＆ピ
ニオン機構が備えられており、台座１０の手前に備えら
れるハンドル１１の回転が図示しないギヤ機構により上
記ラック＆ピニオン機構に伝達される。また、Ｙ軸スラ
イド部２０の下部はレール１２に嵌合するラックになっ
ており、ピニオンの回転によってＹ軸スライド部２０が
レール１２の長手方向に移動するようになっている。こ
こで、このレール１２の長手方向がＹ軸方向である。

【００６２】このＹ軸スライド部２０は上記レール１２
に嵌合しつつ、両レール１２，１２の上部の所定の高さ
で上記Ｙ軸に直角な方向へわたって連結されてなる。Ｙ
軸スライド部２０の手前には、上記Ｚ軸移動機構３０の
移動をその長手方向にガイドするレール２２，２２を備
えており、上述のレール１２，１２と同様に内部にラッ
ク＆ピニオン機構が備えられている。また、Ｙ軸スライ
ド部２０は台座１０と同様にハンドル２１を備えてお
り、このハンドル２１の回転によってＺ軸移動機構３０
がレール２２の長手方向に移動される。ここで、レール
２２の長手方向がＸ軸方向である。

【００６３】Ｚ軸移動機構３０はＺ軸方向に移動する手
前側のＺ軸スライド部３１と上記Ｙ軸スライド部２０に
沿ってＸ軸方向に移動する奥側のＸ軸スライド部３２と
からなっている。Ｘ軸スライド部３２はその下部にてＹ
軸スライド部２０の下方方向へと屈曲されており、同Ｙ
軸スライド部２０の下方にてさらにＸ軸方向に屈曲され
て固定軸４１と連結されている。撮像ユニット４０はＹ
軸スライド部２０の下方にて同固定軸４１に軸支されて
いる。従って、撮像ユニット４０は固定軸４１を中心に
して回動可能に構成されており、位置決め調整時にはＺ
軸スライド部３１の直下に移動され、部品実装時には回
動されてＺ軸スライド部３１が鉛直下方に移動すること
を可能にしている。

【００６４】また、Ｚ軸スライド部３１はその下部に備
えるチャックにて実装部品６０を吸着するようになって
いる。図２はＺ軸移動機構３０の内部構成を概略図にて
示しており、同図において、Ｚ軸スライド部３１の下部
にはチャック３３が構成されており、このチャック３３
は可換ノズル３３ａと筒状部材３３ｂとからなってい
る。筒状部材３３ｂは中空の円筒形状をした部材からな
っており、下部に可換ノズル３３ａが取り付けられる。
この可換ノズル３３ａは種々の大きさの部品に対応する
ために、図３に示すような種々の開口径を有するノズル
に交換可能である。すなわち、可換ノズル３３ａ，３３
ａ１，３３ａ２はそれぞれ、下部の開口径が異なってお
り、実装部品６０，６０ａ１，６０ａ２のように種々の
大きさの部品を吸着することができる。

【００６５】筒状部材３３ｂはＺ軸スライド部３１を連
通しており、上部でロータリジョイント３３ｃに連結さ
れ、このロータリジョイント３３ｃの片方側の開口部は
ホースを介してエアフィルタ３４に連結されている。さ
らにこのエアフィルタ３４はホースを介して図示しない
エゼクターに連結されている。エゼクターは小型のジェ
ットポンプであり、スイッチ３４ａに連結され、負圧発
生と負圧解除がこのスイッチ３４ａの操作によって切り
替えられる。従って、エゼクターにて負圧を発生してい
るときに実装部品６０がチャック３３に吸着される。

【００６６】Ｚ軸スライド部３１の片側のＺＹ平面には
ハンドル３５が備えられており、Ｚ軸スライド部３１内
の下部に備えるロータリ機構３５ａに連結されている。
このロータリ機構３５ａは上記筒状部材３３ｂの下部に
取り付けられており、同筒状部材３３ｂをＸＹ平面内で
筒状部材３３ｂの軸を中心にして回転させるようになっ
ている。従って、実装部品６０をチャック３３に吸着し
た状態でハンドル３５を回転させることにより、実装部
品６０のθ位置が調整される。

【００６７】また、上記筒状部材３３ｂはＺ軸スライド
部３１内でスライド部材３１ａに固定されており、上記
エアフィルタ３４やエゼクターも同スライド部材３１ａ
に固定されている。上記Ｘ軸スライド部３２はＺ軸方向
のレールを有しており、同スライド部材３１ａは二カ所
に連結ピン３１ｂ，３１ｂを有しており、この連結ピン
３１ｂでＸ軸スライド部３２のレールに連結されてい
る。そして、連結ピン３１ｂがレールに沿って摺動する
ことでＺ軸スライド部３１がＺ軸方向に上下動されるよ
うになっている。このように、本実施形態では、台座１
０が上記実装基板支持具を構成し、ハンドル１１，２
１，３５とＹ軸スライド部２０とＸ軸スライド部３２と
ロータリ機構３５ａとが上記位置決め調整機構を構成し
ており、ディスプレイ７０が上記画像出力手段を構成す
る。

【００６８】図４は上記撮像ユニット４０内部の概略構
成およびその周辺の概略構成を示しており、同図におい
て、撮像ユニット４０は略Ｌ字型の筐体からなり、光学
系が備えられる筒体と上記固定軸４１に連結される連結
部とで構成される。すなわち、上記Ｘ軸スライド部３２
は下部でＹ軸方向に略直角に屈曲され、さらにＹ軸スラ
イド部２０の下方でＸ軸方向に屈曲されており、この部
分がＸ軸スライド部３２と固定軸４１とを連結する連結
部になっている。撮像ユニット４０は連結部の固定軸４
１を中心にして回動するようになっており、回動軸と撮
像ユニット４０の筒体の長手方向とをＸ軸上でずらすこ
とにより、回動軸をずらさない場合に比べて少角度の回
動で筒体を大きく退避させるようになっている。

【００６９】また、撮像ユニット４０の手前には回動を
補助するためのレバー４２が取り付けられており、利用
者がレバー４２を介して操作することによって撮像ユニ
ット４０を撮像ポイントから退避ポイントへと退避させ
るようになっている。ここで、図１に示すように、撮像
ユニット４０がＺ軸移動機構３０の直下の所定の位置に
ある時に実装部品６０と実装基板５０とを撮像するよう
になっており、その位置が撮像ポイントである。また、
本実施形態においては、この撮像ポイントよりさらに、
Ｘ軸の負方向へは回動しないようになっている。

【００７０】撮像ユニット４０の筒体内には光学系とし
てミラー４３，ハーフミラー４４，ＣＣＤカメラ４５を
備えている。また、撮像ユニット４０の上下を照明する
ために上面には赤色ＬＥＤ４６が備えられており、緑色
ＬＥＤ４７が備えられている。さらに、撮像ユニット４
０の奥側には所定のケーブルが連結可能に構成されてお
り、上記赤色ＬＥＤ４６，緑色ＬＥＤ４７，ＣＣＤカメ
ラ４５に電力が供給されるとともにＣＣＤカメラ４５に
よる撮像データが上記ディスプレイ７０に送出される。

【００７１】ミラー４３は撮像ユニット４０が撮像ポイ
ントにある状態でＸＺ平面に平行になるように配設さ
れ、同ミラー４３の反射面は同撮像ユニット４０の内側
に向けられている。ＣＣＤカメラ４５はミラー４３に対
向する位置にて撮像ユニット４０の内側に向けて配設さ
れており、ハーフミラー４４はこのミラー４３とＣＣＤ
カメラ４５とを結ぶ光軸方向および鉛直方向の双方に対
して４５度の角度になるように配設される。また、撮像
ユニット４０の手前から奥方にかけて上向き傾斜されて
いる。

【００７２】従って、鉛直上方からの入射光はハーフミ
ラー４４にて一度反射された後にミラー４３で反射され
てＣＣＤカメラ４５方向に導かれ、鉛直下方からの入射
光はハーフミラー４４にて一度反射された後にＣＣＤカ
メラ４５に入射するようになっている。ここで、鉛直上
方からの入射光をハーフミラー４４による一度目の反射
によってミラー４３へと導くことで、撮像ユニット４０
下方の空間を広くとることができる。

【００７３】図５は図４における実装基板５０と実装部
品６０とミラー４３，ハーフミラー４４，ＣＣＤカメラ
４５とを抜き出して示しており、その光学経路の一例を
示している。同図において、実装部品６０のＡ点および
実装基板５０のＢ点からの光学経路を示しており、ここ
では上記Ａ点とＢ点とは鉛直線上にある。実装部品６０
のＡ点からの反射光は光学経路ａ１を通ってハーフミラ
ー４４に達し、反射されて進行方向が９０度変化し、光
学経路ａ２を通ってミラー４３に達する。ミラー４３に
達した光はミラー４３で反射され、再び光学経路ａ２を
進行してハーフミラー４４を透過して光学経路ｃを進行
する。

【００７４】実装基板５０からの反射光は光学経路ｂ１
を進行してハーフミラー４４に達し、反射されて進行方
向が９０度変化して光学経路ｃを進行する。従って、鉛
直線上にあるＡ点とＢ点の二点は同一の光学経路ｃを進
行してＣＣＤカメラ４５の同一位置に到達する。従っ
て、ＣＣＤ画像上ではＡ点とＢ点とは同位置になる。こ
のようにＡ点とＢ点とは同位置に結像するので、Ａ点か
らＣＣＤカメラ４５までの光学的距離とＢ点からＣＣＤ
カメラ４５までの光学的距離とは同一となる。従って、
光学経路ａ１の光学的距離Ｌ１，光学経路ａ２の光学的
距離Ｌ２，光学経路ｂ１の光学的距離Ｌ３との間の距離
関係は「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ２＝Ｌ３」となる。

【００７５】従って、ハーフミラー４４から実装基板５
０までの距離は「Ｌ３」ハーフミラー４４から実装部品
６０までの距離「Ｌ１」よりも長くなる。ここで、実装
基板５０には所定の高さを有する部品を実装していくも
のであることから、撮像ユニット４０下方の空間に余裕
があると位置決め調整等に際して、すでに実装されてい
る部品が邪魔になったりせず好適である。

【００７６】上記台座１０の中央部は上述のように、実
装基板５０を載置可能に構成されるが、図６に示すよう
に中央部は空洞になっており、Ｙ軸方向の両端は切欠に
よって階段状に形成されている。また、実装基板５０の
下方には下支え治具１３が備えられている。この下支え
治具１３は筒状体１３ｂとして構成されるとともにこの
筒状体１３ｂの内部略中央には柱状部１３ａを備えてい
る。さらに、この筒状体１３ｂの一部にはプッシュ機構
１３ｃが連結されており、同筒状体１３ｂ上部の開口部
はゴム等の部材にて構成されている。

【００７７】従って、筒状体１３ｂ上部になにも載置し
ないままプッシュ機構１３ｃを押すと内部の気体が押し
出され、この状態で実装基板５０を筒状体１３ｂの開口
部に載置してプッシュ機構１３ｃを離すと、内部が負圧
状態になって実装基板５０が吸着される。このとき、実
装基板５０は柱状部１３ａに当接するようになってお
り、所定の高さで実装基板５０が支持される。また、こ
の下支え治具１３は自由に移動可能であり、実装基板５
０の部品実装位置直下で下支えをすると好適であるもの
の、部品実装位置直下にすでに部品が実装されている場
合などには少しずれた位置で下支えをすることも可能で
ある。

【００７８】次に、上記構成からなる本実施形態の動作
を図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１００では上記エゼクターに吸入動作を行わ
せつつチャック３３に実装部品６０を吸着させる。ま
た、ステップＳ１１０にて実装基板５０を台座１０に対
して載置し、上記下支え治具１３にて同実装基板５０の
下面を吸着させて固定する。次にステップＳ１２０にお
いてディスプレイ７０にて実装基板５０と実装部品６０
とが重ね合わされた画像を視認しつつ位置決め調整を行
う。ここで、図８（ａ）はディスプレイ７０に表示され
る画像の一例を示しており、白丸はディスプレイ７０上
で赤色の像として表示される実装部品６０の接触点像を
示しており、ハッチのかかった丸はディスプレイ７０上
で緑色の像として表示される実装基板５０の実装位置の
像を示している。

【００７９】図８はディスプレイ７０画像を模式的に示
しているが、実装部品６０と実装基板５０との像の色が
異なっているので実際の位置決めに際しても利用者は同
図のように明確に両者の違いを把握しつつ位置決め調整
を行うことができる。ここで、本発明においてはディス
プレイ７０にて実装部品６０と実装基板５０との実像を
視認しており、赤色像と緑色像とがディスプレイ７０上
で一致している点は、実装時に必ず一致する。従って、
上述の従来例のように実装部品と実装基板との相対位置
を別個の映像に基づいて決定する態様と比較して、非常
に高精度で実装を行うことができる。なお、ここでは紙
面上下方向がＹ軸方向に対応しており、紙面左右方向が
Ｘ軸方向に対応している。さらに、理解の容易のため、
画面上に表示されない像も点線にて示している。

【００８０】図８（ａ）のように、実装部品６０と実装
基板５０とをセットした状態では、一般的には実装部品
６０の接触点と実装基板５０の接触位置の相対位置はず
れており、上記ハンドル１１，２１，３５にてＸＹ平面
内でＸ軸，Ｙ軸，θ方向の移動を行って相対位置を調整
する。相対位置の調整はＸ軸，Ｙ軸，θ方向のいずれか
ら行ってもよいが、図８（ａ）における調整の一例を示
すと、まず最初にディスプレイ７０の画像を視認しつ
つ、実装部品６０のθ角がずれていると見当をつけてハ
ンドル３５を回転させる。すると、実装部品６０が回転
し、これに伴ってディスプレイ７０上の画像においても
実装部品６０の像が回転する。

【００８１】ここで、所定の角度θ１回転させて図８
（ｂ）に示すように実装基板と実装部品とが平行移動の
みで重なるような位置関係になったら、ハンドル１１，
２１にてＹ軸およびＸ軸方向に移動させる。同図（ｂ）
の場合は、ハンドル１１を回転させるとＹ軸スライド部
２０が徐々に移動し、これに伴ってディスプレイ７０上
の画像においても実装基板の像が下方に移動するので、
Ｙ軸方向には距離Ｙ１だけ移動させる。さらに、ハンド
ル２１を回転させるとＺ軸移動機構３０が徐々に移動
し、これに伴ってディスプレイ７０上の画像においても
実装基板の像が右方に移動するので、Ｘ軸方向には距離
Ｘ１だけ移動させる。

【００８２】このようにして図８（ｃ）に示すように実
装基板像と実装部品像とを重ね合わせることができる。
このように、ディスプレイ７０の画面上で両像が重なっ
ているときには、実装部品６０の接触点と実装基板５０
の実装位置とは鉛直線上にあるので相対位置決めがなさ
れたことになる。そこで、次に以下の部品実装動作に移
る。図９は部品実装時の各部の動作を示している。まず
ステップＳ１３０において、同図に示すようにＺ軸移動
機構３０が下降できるよう撮像ユニット４０を回動・退
避させる。

【００８３】ステップＳ１４０ではＺ軸スライド部３１
を下降させて実装部品６０を実装基板５０上に載置す
る。さらに、ステップＳ１５０にて上記スイッチ３４ａ
を操作してエゼクターによる吸入を解除する。そして、
ステップＳ１６０にてＺ軸スライド部３１を上昇させる
と、チャック３３はすでに実装部品６０に対して吸着し
ていないので実装部品６０が実装基板５０上に取り付け
られて実装が完了する。

【００８４】このように本記実施形態では手動にて相対
位置を調整していたが、位置決め調整機構をコンピュー
タ制御可能に構成して自動化を図ることもできる。すな
わち、本実施形態においては実装基板５０を緑色ＬＥＤ
で照明し、実装部品６０を赤色ＬＥＤで照明しており、
両像がディスプレイ７０上で一致しているときには実装
時に両者は必ず一致する。従って、ディスプレイ７０上
の一枚の画像に基づいて赤色像と緑色像とを重ね合わせ
るために必要な位置調整量を計算し、この計算量に基づ
いて位置決め調整機構を制御・駆動すればよい。

【００８５】また、上記実施形態では位置決め調整の際
に、Ｙ軸方向はＹ軸スライド部２０を移動させて調整
し、Ｘ軸方向はＸ軸スライド部３２を移動させて調整
し、θ方向は実装部品６０を回転させて調整していた。
すなわち、各調整時に移動するのは実装部品６０であ
る。しかし、これらの位置決め調整においては相対的な
位置を変化させることができればよいので、実装基板５
０を移動させるようにしてもよいし、双方が移動可能に
構成してもよい。

【００８６】図１０，図１１は本発明の他の実施形態を
示している。図１０はＺ軸調整機構と撮像ユニットを備
える台座１００を示しており、図１１は位置決め調整機
構として構成される移動ステージ２００を示している。
台座１００は二本の角柱を上部で連結してなり、下面に
は傾倒防止のためにフランジが設けてある。この台座の
角柱部分の片方には固定軸が設けてあり、Ｌ字型に形成
された撮像ユニット４００が軸支される。撮像ユニット
４００の上方にはＺ軸移動機構３００が備えられてお
り、上述の実施形態と同様に撮像ユニット４００の退避
後に鉛直方向にスライド可能になっている。

【００８７】また、実装部品の吸着支持も同様に行うこ
とができるが、この実施形態ではＺ軸移動機構３００に
おいてＸＹ平面方向とθ方向への移動は行わず、これら
の移動は移動ステージ２００にて行うようになってい
る。この移動ステージ２００は四段の略直方体からな
り、最上段のθ回転ステージ２１０の上面に実装基板を
固定することが可能となっている。

【００８８】２段目の直方体はＸ軸移動ステージ２２０
であり、３段目の直方体はＹ軸移動ステージ２３０であ
り、最下段の直方体は固定ステージ２４０である。同固
定ステージ２４０にはハンドル２４１が備えられてお
り、内部に備えるラック＆ピニオン機構と連動してい
る。このラック＆ピニオン機構は上段のＹ軸移動ステー
ジ２３０のラックと連結されており、ハンドル２４１を
回転させるとＹ軸移動ステージ２３０がＹ軸方向に移動
する。

【００８９】同Ｙ軸移動ステージ２３０にはハンドル２
３１が備えられており、内部に備えるラック＆ピニオン
機構と連動している。このラック＆ピニオン機構は上段
のＸ軸移動ステージ２２０のラックと連結されており、
ハンドル２３１を回転させるとＸ軸移動ステージ２２０
がＸ軸方向に移動する。さらに、同Ｘ軸移動ステージ２
２０にはハンドル２２１が備えられており、内部に備え
るギヤ機構と連動している。このギヤ機構は上段のθ回
転ステージ２１０のぎやと連結されており、ハンドル２
２１を回転させるとθ回転ステージ２１０が回転する。

【００９０】このような構成において、移動ステージ２
００を上記台座１００に備える撮像ユニット４００の下
方に載置し、図示しないディスプレイに撮像画像を表示
させると、上述の実施形態と同様に一画像に実装部品と
実装基板との映像が重ね合わされて表示される。むろん
移動ステージ２００の高さとしては、実装基板の映像が
ＣＣＤカメラに結像するようなものを採用するが、Ｚ軸
方向に対しても移動自由度を有する移動ステージを採用
することもできる。

【００９１】利用者は移動ステージ２００の各ステージ
位置を各ハンドルにて調整することによって上述の実施
形態と同様に位置決め調整を行うことができる。部品実
装後の各部の動作も同様である。このように、本実施形
態によると、より簡単な構成により部品実装装置を提供
することができるし、広く使用されているＸＹステージ
を移動ステージ２００として採用することもできる。

【００９２】このように、本発明では、実装部品と実装
基板との実像を撮像ユニットにて重ね合わせた上で、こ
の撮像画像を視認しつつ両者の相対位置を調整してい
る。また、撮像ユニットは撮像ポイントと退避ポイント
とで進退可能に構成されているので、位置決め調整をし
た後には実装部品を実装基板に対して下降させるのみで
実装を完了することができる。従って、簡易な構成でよ
り高精度に実装部品のを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる部品実装装置の主
要構成を示す概略斜視図である。

【図２】Ｚ軸移動機構の内部構成を示す概略図である。

【図３】可換ノズルの具体例を示す断面図である。

【図４】撮像ユニット内部の概略構成およびその周辺の
概略構成を示す図である。

【図５】撮像ユニット内の光学系の配置および光学経路
を示す図である。

【図６】実装基板下部を示す断面図である。

【図７】部品実装時の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】部品実装時の画像の一例を示す図である。

【図９】部品実装時の各部の動作を示す図である。

【図１０】他の実施形態にかかるＺ軸調整機構と撮像ユ
ニットとを示す図である。

【図１１】他の実施形態にかかる位置決め調整機構を示
す図である。

【図１２】従来の部品実装装置の主要構成を示す概略斜
視図である。

【符号の説明】

１０…台座 １１，２１，３５…ハンドル ２０…Ｙ軸スライド部 ３０…Ｚ軸移動機構 ３１…Ｚ軸スライド部 ３２…Ｘ軸スライド部 ３３…チャック ４０…撮像ユニット ４３…ミラー ４４…ハーフミラー ４５…ＣＣＤカメラ ４６…赤色ＬＥＤ ４７…緑色ＬＥＤ ５０…実装基板 ６０…実装部品 ７０…ディスプレイ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装基板を支持する実装基板支持具と、 実装部品を支持しつつ実装基板に対して鉛直方向に移動
   させて実装部品を実装させるＺ軸移動機構と、 上記実装部品の上記実装基板に対する相対的な位置決め
   を調整可能な位置決め調整機構と、 上記実装基板と上記実装部品との間における撮像ポイン
   トと両者間から退避した退避ポイントとの間で進退可能
   に支持されるとともに、上記撮像ポイントにて鉛直上方
   と鉛直下方の映像を一つの撮像素子上に結像させる撮像
   ユニットと、 同撮像ユニットによる撮像画像を出力する画像出力手段
   とを具備することを特徴とする部品実装装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の部品実装装置にお
   いて、 上記実装基板支持具は、実装基板の縁部を支持しつつ実
   装部位と略同一位置を同実装基板の下方から支えること
   を特徴とする部品実装装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２のいずれか
   に記載の部品実装装置において、 上記Ｚ軸移動機構は、気体を吸入する吸入機構に連結さ
   れてなるチャックにて実装部品を吸着支持することを特
   徴とする部品実装装置。
4. 【請求項４】 上記請求項３に記載の部品実装装置にお
   いて、 上記チャックは、上記実装部品を吸着支持する吸入ノズ
   ル部分が実装部品の大きさに応じて交換可能であること
   を特徴とする部品実装装置。
5. 【請求項５】 上記請求項３または請求項４のいずれか
   に記載の部品実装装置において、 上記吸入機構は、上記実装部品を実装基板上に移動させ
   た後に利用者の足元に配設されるスイッチにて実装部品
   の吸入を解除可能であることを特徴とする部品実装装
   置。
6. 【請求項６】 上記請求項３〜請求項５のいずれかに記
   載の部品実装装置において、 上記吸入機構は、上記実装部品を実装基板上に移動させ
   た後に利用者の手元に配設されるスイッチにて実装部品
   の吸入を解除可能であることを特徴とする部品実装装
   置。
7. 【請求項７】 上記請求項１〜請求項６のいずれかに記
   載の部品実装装置において、 上記位置決め調整機構は、上記Ｚ軸移動機構におけるＺ
   軸に直交するＸＹ平面内においてＸＹ軸方向に相対位置
   を調整可能なＸＹ軸調整機構と、同ＸＹ平面内において
   Ｚ軸を中心としたθ回転方向に相対位置を調整可能なθ
   調整機構とを具備することを特徴とする部品実装装置。
8. 【請求項８】 上記請求項７に記載の部品実装装置にお
   いて、 上記ＸＹ軸調整機構は、上記実装基板支持具に備えら
   れ、実装基板をＸＹ方向に移動させつつ相対位置を調整
   することを特徴とする部品実装装置。
9. 【請求項９】 上記請求項７または請求項８のいずれか
   に記載の部品実装装置において、 上記ＸＹ軸調整機構は、上記Ｚ軸移動機構に備えられ、
   実装部品をＸＹ方向に移動させつつ相対位置を調整する
   ことを特徴とする部品実装装置。
10. 【請求項１０】 上記請求項７〜請求項９のいずれかに
    記載の部品実装装置において、 上記θ調整機構は、上記実装基板支持具に備えられ、実
    装基板をθ方向に回転させつつ相対位置を調整すること
    を特徴とする部品実装装置。
11. 【請求項１１】 上記請求項７〜請求項１０のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記θ軸調整機構は、上記Ｚ軸移動機構に備えられ、実
    装部品をθ方向に回転させつつ相対位置を調整すること
    を特徴とする部品実装装置。
12. 【請求項１２】 上記請求項１〜請求項１１のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記撮像ユニットは、所定の固定軸に対して回転可能に
    支持されており、同固定軸を中心として回動することに
    より上記撮像ポイントと退避ポイントとを進退すること
    を特徴とする部品実装装置。
13. 【請求項１３】 上記請求項１〜請求項１２のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記撮像ユニットは、上記撮像素子に対向させつつ鉛直
    方向に対して平行に配設された鏡と、同鏡と撮像素子と
    を結ぶ光軸および鉛直方向の両方に対して４５度の角度
    に配設される半透過反射板とを具備することを特徴とす
    る部品実装装置。
14. 【請求項１４】 上記請求項１３に記載の部品実装装置
    において、 上記半透過反射板は、鉛直下方の映像を下側の面にて反
    射して上記撮像素子上に結像させるとともに、鉛直上方
    の映像を上側の面にて反射させ、さらに上記鏡に反射さ
    せることにより上記撮像素子上に結像させることを特徴
    とする部品実装装置。
15. 【請求項１５】 上記請求項１〜請求項１４のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記撮像ユニットは、撮像ポイントにて鉛直上方と鉛直
    下方の映像を一つの撮像素子上に結像させるに際し、鉛
    直上方と鉛直下方とを異なった波長の光で照明すること
    を特徴とする部品実装装置。
16. 【請求項１６】 上記請求項１〜請求項１５のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記撮像ユニットは、上記位置決め調整機構を制御する
    ことが可能であり、撮像した鉛直上方と鉛直下方との映
    像において上記実装部品と実装基板との相対位置がずれ
    ている場合に、上記位置決め調整機構を制御してこのず
    れをなくすように上記相対的な位置を調整することを特
    徴とする部品実装装置。
17. 【請求項１７】 上記請求項１〜請求項１６のいずれか
    に記載の部品実装装置において、 上記撮像ユニットに備える撮像素子はＣＣＤであること
    を特徴とする部品実装装置。
18. 【請求項１８】 実装基板と実装部品との間における撮
    像ポイントと両者間から退避した退避ポイントとの間で
    進退可能なユニットで実装基板と実装部品とを撮像しつ
    つ部品を実装する部品実装方法であって、 実装部品を実装基板に対して鉛直方向に移動可能に支持
    し、上記実装基板と上記実装部品との映像を同一光路長
    にて一つの撮像素子上に結像させ、同撮像画像を視認し
    つつ実装部品の実装基板に対する相対的な位置決めを調
    整して部品実装を行うことを特徴とする部品実装方法。