JP2006243617A - 反射ミラー装置、反射ミラー装置の製造方法、及び部品装着ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 接着材料を用いてミラー保持部材に反射ミラーを保持させた反射ミラー装置において、反射ミラーの表面(反射面)への歪みの発生を抑制することができる反射ミラー装置を提供する。
【解決手段】 平板方形状の反射ミラーと、上記反射ミラーの裏面の略全体が配置されるミラー配置面を有するミラー保持部材とを備え、上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に上記裏面が直接的に接するように上記反射ミラーが配置され、かつ、上記反射ミラーの互いに対向する1組の側面を、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定する。
【選択図】 図9
【解決手段】 平板方形状の反射ミラーと、上記反射ミラーの裏面の略全体が配置されるミラー配置面を有するミラー保持部材とを備え、上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に上記裏面が直接的に接するように上記反射ミラーが配置され、かつ、上記反射ミラーの互いに対向する1組の側面を、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定する。
【選択図】 図9
Description
本発明は、接着材料を用いて、ミラー保持部材に反射ミラーを保持する反射ミラー装置及び当該反射ミラー装置の製造方法、並びに、回路基板に装着される部品の画像を撮像可能に反射する反射部に当該反射ミラー装置を用いた部品装着ヘッドに関する。
従来、このような反射ミラー装置としては、様々な構造のものが知られている。例えば、反射ミラーが配置されるミラー配置ベースの配置面に、接着剤を塗布して、当該接着剤を介して反射ミラーの裏面を配置面に接着した構造の反射ミラー装置がある。
このような反射ミラー装置は、光学装置等において様々な形態の光軸経路を構成するために用いられることが多く、例えば、半導体チップ等の部品を回路基板に高い位置精度でもって装着(実装)する部品装着ヘッドにおける部品の保持姿勢の認識のための部品撮像装置などに用いられる。このような用途においては、上記高い位置精度を担保するために、上記部品の保持姿勢の画像を、反射ミラー装置を介して部品撮像装置により高精度に取得することが求められる。従って、反射ミラー装置において、反射ミラーやミラー保持ベースが高精度に製作加工され、その接着固定状態において反射ミラーによる反射角度のズレが生じないように、あるいは低減できるようにすることが望まれている。
しかしながら、このような従来の反射ミラー装置においては、反射ミラーの裏面とミラー配置ベースの配置面との間に接着剤を介在させて、反射ミラーの接着固定させる構成が採用されているため、反射ミラーやミラー配置ベースの加工精度を向上させたとしても、接着剤による接着により、反射ミラーの表面(反射面)に部分的な歪みが生じてしまうことを避けることができないという問題がある。
このように反射ミラーの表面において歪みが生じる原因としては、反射ミラーの裏面において、場所による接着応力のバラツキが生じることや、接着剤の塗布厚みのバラツキが生じること等が考えられる。しかしながら、このようなバラツキの均一化を図ることは現実的には難しい。
従来の反射ミラー装置において、このような接着剤による接着固定により生じる反射ミラーの表面の歪みの発生を少しでも抑えるため、例えば、特許文献1のような工夫を含めて、様々な工夫が行われている。しかしながら、そのいずれの場合においても、反射ミラーの裏面をミラー保持ベースの配置面に接着剤を介在させて接着固定させていることには変わりが無く、上記バラツキの大幅な抑制を達成することは困難であるという問題がある。
また、このように反射ミラー装置において反射ミラーの表面に歪みが生じた状態となれば、例えば、反射ミラー装置が用いられた部品装着ヘッドにおいて、部品の画像撮像のための光軸にズレが生じ、高精度な部品装着を実現することが困難となる場合があるという問題がある。
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、接着材料を用いてミラー保持部材に反射ミラーを保持させた反射ミラー装置において、反射ミラーの表面(反射面)への歪みの発生を抑制することができる反射ミラー装置、当該反射ミラー装置の製造方法、並びに、回路基板に装着される部品の画像を撮像可能に反射する反射部に当該反射ミラー装置を用いた部品装着ヘッドを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第1態様によれば、平板方形状の反射ミラーと、
上記反射ミラーの裏面の略全体が配置されるミラー配置面を有するミラー保持部材とを備え、
上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に上記裏面が直接的に配置され、かつ、上記反射ミラーの互いに対向する1組の側面が、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定されていることを特徴とする反射ミラー装置を提供する。
上記反射ミラーの裏面の略全体が配置されるミラー配置面を有するミラー保持部材とを備え、
上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に上記裏面が直接的に配置され、かつ、上記反射ミラーの互いに対向する1組の側面が、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定されていることを特徴とする反射ミラー装置を提供する。
本発明の第2態様によれば、上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置が、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に接着固定されている第1態様に記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第3態様によれば、上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置が、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材における上記ミラー配置面に隣接するそれぞれの側面に接着固定されている第1態様に記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第4態様によれば、上記反射ミラーの上記裏面と、上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面とが、上記接着材料を介さずに直接的に接している第1態様から第3態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第5態様によれば、上記ミラー保持部材は、上記ミラー配置面の互いに対向するそれぞれの端部に配置され、上記ミラー配置面に配置された状態における上記反射ミラーの上記1組の側面の位置を規定する側面規定用側壁部を有し、
上記それぞれの側面規定用側壁部は、上記反射ミラーの上記それぞれの接着位置に相当する部分において形成された貫通孔部を有し、
上記それぞれの側面規定用側壁部の外側より、当該それぞれの貫通孔部を通して、上記それぞれの接着位置に上記接着材料が供給されている第1態様から第4態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を提供する。
上記それぞれの側面規定用側壁部は、上記反射ミラーの上記それぞれの接着位置に相当する部分において形成された貫通孔部を有し、
上記それぞれの側面規定用側壁部の外側より、当該それぞれの貫通孔部を通して、上記それぞれの接着位置に上記接着材料が供給されている第1態様から第4態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第6態様によれば、上記それぞれの貫通孔部内の略全体に、上記接着材料が充填されている第5態様に記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第7態様によれば、上記反射ミラーの上記それぞれの接着位置に供給された上記各々の接着材料は、当該各々の接着位置への接着表面と反対側の表面が、上記ミラー保持部材に対して開放状態とされている第1態様から第6態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第8態様によれば、上記それぞれの側面における上記それぞれの接着位置の上記反射ミラーの表面沿いの方向の長さ寸法は、当該側面全体の長さ寸法の1/2〜1/4倍の長さ寸法である第1態様から第7態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を提供する。
本発明の第9態様によれば、部品を解除可能に保持する複数の部品保持部材を一列に配列して備え、上記それぞれの部品保持部材により保持された上記複数の部品を回路基板に装着可能な部品装着ヘッドにおいて、
上記部品保持部材の軸心とは異なる軸をその光軸として、上記部品保持部材により保持された上記部品の画像を、上記光軸に沿って入射して撮像可能な撮像素子部と、上記部品保持部材の軸心沿いの方向における上記部品の画像を、上記撮像素子部の光軸に沿って反射して、上記撮像素子部に入射させる反射部とを有し、当該部品保持部材により保持された上記部品の画像を、当該部品保持部材の軸心沿いの方向において撮像可能な部品撮像装置と、
当該部品撮像装置を、上記それぞれの部品保持部材の配列方向に沿って、上記一列の両端のそれぞれに配列された上記部品保持部材の間を移動させる移動装置と、
当該移動装置により上記配列方向に沿って上記部品撮像装置を移動させながら、当該部品撮像装置により上記それぞれの部品保持部材により保持された部品の画像を順次撮像して、当該撮像された上記それぞれの部品の画像に基づいて、上記それぞれの部品保持部材による上記部品の保持姿勢を認識可能な制御装置とを備え、
上記反射部として、第1態様から第8態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を用いることを特徴とする部品装着ヘッドを提供する。
上記部品保持部材の軸心とは異なる軸をその光軸として、上記部品保持部材により保持された上記部品の画像を、上記光軸に沿って入射して撮像可能な撮像素子部と、上記部品保持部材の軸心沿いの方向における上記部品の画像を、上記撮像素子部の光軸に沿って反射して、上記撮像素子部に入射させる反射部とを有し、当該部品保持部材により保持された上記部品の画像を、当該部品保持部材の軸心沿いの方向において撮像可能な部品撮像装置と、
当該部品撮像装置を、上記それぞれの部品保持部材の配列方向に沿って、上記一列の両端のそれぞれに配列された上記部品保持部材の間を移動させる移動装置と、
当該移動装置により上記配列方向に沿って上記部品撮像装置を移動させながら、当該部品撮像装置により上記それぞれの部品保持部材により保持された部品の画像を順次撮像して、当該撮像された上記それぞれの部品の画像に基づいて、上記それぞれの部品保持部材による上記部品の保持姿勢を認識可能な制御装置とを備え、
上記反射部として、第1態様から第8態様のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を用いることを特徴とする部品装着ヘッドを提供する。
本発明の第10態様によれば、平板方形状の反射ミラーを、ミラー保持部材のミラー配置面に配置して、当該反射ミラーの裏面の略全体を当該ミラー配置面に直接的に接触させて、
その後、上記ミラーの互いに対向する1組の側面を、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定することを特徴とする反射ミラー装置の製造方法を提供する。
その後、上記ミラーの互いに対向する1組の側面を、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定することを特徴とする反射ミラー装置の製造方法を提供する。
本発明の第11態様によれば、上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置を、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に接着固定する第10態様に記載の反射ミラー装置の製造方法を提供する。
本発明の第12態様によれば、上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置を、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材における上記ミラー配置面に隣接するそれぞれの側面に接着固定する第10態様に記載の反射ミラー装置の製造方法を提供する。
本発明によれば、反射ミラー装置において、反射ミラーとミラー配置面との間に、接着材料を配置させることなく、上記反射ミラーの裏面の略全体を上記ミラー配置面に直接的に接触させた状態にて、上記反射ミラーの互いに対向する側面を、接着材料を介してミラー保持部材に部分的に接着固定を行うことにより、接着材料の塗布厚さのバラツキや、反射ミラーの裏面における接着材料による応力のバラツキによる上記反射ミラーの反射面への歪みの発生を確実に抑制する、または大幅に低減することができる。
従って、その反射面において歪みの発生が抑制または低減され、高精度な反射軸精度を有する反射ミラー装置を提供することができる。
また、このような反射ミラー装置を部品装着ヘッドにおける部品の画像撮像のための反射部として用いることで、高精度な部品認識を実現することができ、高精度な部品装着に対応することができる。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一の実施形態にかかる反射ミラー装置について説明するにあたって、まず、当該反射ミラー装置が用いられている部品装着ヘッドの一例であるヘッド部100の構造について説明を行う。当該説明にあたって、ヘッド部100の模式的な側面図(一部断面あり)を図1に示す。
図1に示すように、ヘッド部100は、部品の一例である電子部品1を、その先端部である保持面11aにおいて解除可能に吸着保持することができる部品保持部材の一例である吸着ノズル11を複数本、例えば8本、一定の間隔ピッチでもって一列に配列されて備えている。
このようなヘッド部100は、電子部品装着装置(図示しない)におけるXYロボット等に備えられることにより、上記電子部品装着装置のステージ上に保持された回路基板に対して電子部品の装着動作を行うことができる。具体的には、上記電子部品供給装置における電子部品供給部にて供給される複数の電子部品1を、ヘッド部100が備える夫々の吸着ノズル11により吸着保持させるとともに、上記XYロボットによりヘッド部100を上記回路基板の上方に移動させて、上記回路基板における電子部品1の装着位置と、ヘッド部100の吸着ノズル11により吸着保持されている電子部品1との位置合わせを行った後、ヘッド部100にて上記吸着ノズル11を下降させることにより、上記回路基板の装着位置に電子部品1を装着させることができる。
このような電子部品1の装着の際には、ヘッド部100の夫々の吸着ノズル11に吸着保持させた電子部品1の画像を、ヘッド部100が備える部品撮像装置により撮像して、夫々の電子部品1の吸着保持姿勢を認識し、これらの認識結果に基づいて、上記夫々の吸着保持姿勢と夫々の電子部品1の上記回路基板への装着姿勢との間の位置ずれを補正して、夫々の電子部品1の上記回路基板への装着を行っている。
このようなヘッド部100の構造について、上記部品撮像部の構造を中心に以下に詳細に説明する。なお、図2は、ヘッド部100の夫々の吸着ノズル11の上記配列方向に直交する平面沿いにおける模式断面図である。
図1及び図2に示すように、ヘッド部100おいては、8本のシャフト部51が一定の間隔でもって一列に配列されており、夫々のシャフト部51の先端部には吸着ノズル11が夫々着脱可能に装備されている。また、夫々のシャフト部51は、剛体により形成されたヘッドフレーム52に、スプラインナット及び軸受け等を介して、その軸芯沿いに昇降可能、かつ、上記軸芯回りに回転可能に支持されている。さらに、ヘッド部100は、夫々のシャフト部51の上記昇降の動作を行う昇降装置53、及び上記回転の動作を行う回転装置54とを備えており、夫々の昇降装置53及び回転装置54はヘッドフレーム52に固定されている。なお、夫々の昇降装置53には、このようなヘッド部において一般的に用いられる機構であるボールねじ軸とナット部による機構(本実施形態にて用いている)や、エアシリンダを用いた機構等を用いることができる。また、夫々の回転装置54には、ベルトを介してシャフト部51を回転させる機構(本実施形態にて用いている)や、直接的にシャフト部51を回転させる機構等を用いることができる。
また、図1及び図2に示すように、ヘッド部100に備えられている夫々の吸着ノズル11は、ヘッドフレーム52の下部である下部フレーム52aよりその先端部である保持面11aが露出された状態となっている。この下部フレームには、上記部品撮像装置として、吸着ノズル11により保持された電子部品1の下面側である回路基板への装着面の画像(すなわち、吸着ノズル11による電子部品1の吸着保持姿勢の画像)を撮像することができる部品撮像装置20が備えられている。この部品撮像装置20の部分拡大断面図を図3に示す。
図3に示すように、部品撮像装置20は、夫々の吸着ノズル11の図示左側方向に配置され、その光軸上に配置された2枚の反射ミラー31及び32を介して、吸着ノズル11の保持面11aにおいて吸着保持された電子部品1の画像を、その図示下方側より撮像可能、すなわち電子部品1の装着面(部品撮像平面の一例である)の画像を撮像可能な撮像素子部の一例であるカメラ部23を備えている。また、部品撮像装置20は、吸着ノズル11と干渉することなく、吸着ノズル11の周囲を囲むように配置された大略U字状の断面形状を有する支持部材の一例である撮像フレーム24を備えており、カメラ部23、及び夫々の反射ミラー31及び32が、この撮像フレーム24に夫々の配置関係が保たれた状態で固定されている。また、このような2枚の反射ミラー31及び32は、ミラー配置ベース33に固定されており、さらにこのミラー配置ベース33を介して撮像フレーム24に固定されている。なお、それぞれの反射ミラー31、32、及びミラー配置ベース33により反射ミラー装置30が構成されている。
また、図3に示すように、カメラ部23は、吸着ノズル11の軸芯に対して、その光軸が、吸着ノズル11側に向けて略40度程度傾斜された状態で図示下向きに配置されている。また、図示左側に配置されている反射部の一例でもある反射ミラー31は、上記光軸上においてその反射面が吸着ノズル11側に傾斜されて、上記軸芯に対して略65度傾斜されて配置されるとともに、図示右側に配置されている反射部の一例でもある反射ミラー32は、その反射面が反射ミラー31の反射面と対向する側に、上記軸芯に対して略45度傾斜され、かつ、吸着ノズル11の軸芯上における吸着ノズル11の下方に位置するように配置されている。
また、図1及び図3に示すように、部品撮像装置20は、ヘッド部100が備える夫々の吸着ノズル11の配列方向に沿って、上記夫々の吸着ノズル11を介して、互いに対向するように、下部フレーム52aの下面に固定された細長棒形状を有する2本のリニアガイドレール25(このリニアガイドレール25も支持部材の一例である)を備えており、夫々のリニアガイドレール25には、撮像フレーム24の上記大略U字状の断面形状の夫々の上端部に固定された略凹状の断面形状を有するリニアガイドスライダー26(このリニアガイドスライダー26も支持部材の一例である)が夫々係合されている。また、夫々のリニアガイドスライダー26は、夫々のリニアガイドレール25に係合された状態で、夫々のリニアガイドレール25の長手方向(すなわち、夫々の吸着ノズル11の配列方向である)に沿って、スライド移動可能となっている。すなわち、カメラ部23、及び夫々の反射ミラー31及び32を固定して支持している撮像フレーム24は、夫々のリニアガイドスライダー26及び夫々のリニアガイドレール25を介して、下部フレーム52aにより支持されているとともに、夫々のリニアガイドレール25により案内されながら、夫々の吸着ノズル11の配列方向に沿って、スライド移動可能とされている。
さらに、図1及び図3に示すように、部品撮像装置20は、夫々のリニアガイドレール25により案内させながら、撮像フレーム24を、夫々の吸着ノズル11の配列方向に沿ってスライド移動させる移動装置の一例であるスライド駆動部27を備えており、スライド駆動部27は駆動モータ28を備え、駆動モータ28が正逆いずれかの回転方向に回転駆動されることにより、撮像フレーム24の上記配列方向沿いのスライド移動(往復移動)を行うことが可能となっている。また、図1に示すように、駆動モータ28は、ヘッドフレーム52に固定されており、その固定位置は、図3において(図3においては、駆動モータ28を図示しない)、吸着ノズル11を介して、カメラ部23と対向可能な位置となっている。すなわち、図3において、吸着ノズル11に対して、図示左側にカメラ部23が配置されて固定されており、図示右側に駆動モータ28が配置されて固定されており、駆動モータ28が、カメラ部23の設置位置から遠ざけられて設置されている。
また、図1及び図3に示すように、スライド駆動部27は、駆動モータ28の駆動軸に係合されて、駆動モータ28の上記回転駆動により走行可能な駆動ベルト29を備えており、この駆動ベルト29は、上記吸着ノズル11の配列方向沿いに配置されるとともに、その一部が撮像フレーム24の図3における図示右上において上方に突出された部分であるアーム24aに固定されている。これにより、駆動ベルト29及びアーム24aを介して、駆動モータ28の上記回転駆動により、撮像フレーム24の上記スライド駆動が可能となっている。なお、この駆動ベルト29及びアーム24aは、上記駆動モータ28の設置位置と同様に、図3において、吸着ノズル11を介して、カメラ部23と対向するように、配置されている。
また、スライド駆動部27による撮像フレーム24の上記スライド移動の範囲は、図1に示す図示左側の撮像フレーム24(図示実線のもの)の位置から、図示右側の撮像フレーム24(図示仮想線のもの)の位置までの間となっている。すなわち、撮像フレーム24の上記略U字状の断面における内側を、ヘッド部100が備える8本の吸着ノズル11が全て通過されるように、撮像フレーム24の上記スライド移動が可能となっている。
また、撮像フレーム24がこのようにスライド移動可能となっていることにより、撮像フレーム24に固定されているカメラ部23、反射ミラー31及び32(すなわち、反射ミラー装置30)の夫々が、撮像フレーム24とともに、夫々の配置関係が保持された状態で上記スライド移動可能とされている。これにより、ヘッド部100が備える8本の吸着ノズル11の保持面11aにて吸着保持された夫々の電子部品1について、カメラ部23により、夫々の反射ミラー31及び32を介して、夫々の下方側(すなわち、吸着ノズル11の軸芯沿いの方向)よりの画像の撮像を行うことが可能となっている。
なお、部品撮像装置20においては、カメラ部23の上記光軸に沿って光を照射して、吸着ノズル11により吸着保持されている電子部品1に上記光を照射することができる複数の照明部が備えられており、これらの照明部が点灯された状態において、夫々の電子部品1の画像の撮像が行われる。
また、ヘッド部100においては、部品撮像装置20により撮像されたそれぞれの電子部品1の画像に基づいて、吸着ノズル11による電子部品1の吸着保持姿勢を認識処理する制御装置の一例である制御部9が備えられている。なお、制御部9は、ヘッド部100が備えるそれぞれの昇降装置53の昇降動作、及びそれぞれの回転装置54の回転動作を制御することが可能となっている。さらに、制御部9は、上記撮像の際に、上記それぞれの照明部によるそれぞれの光の照射/照射停止の動作を、撮像フレーム24の移動動作に関連させて制御することが可能となっている。
次に、このような構成を有する部品装着ヘッド100が備える反射ミラー装置30の構成について、以下に説明する。
まず、反射ミラー装置30におけるミラー配置ベース(ミラー保持部材の一例である)33の構造について、反射ミラー31及び32が配置されていない状態の平面図を図4に示し、側面図を図5に示し、さらに、図4のミラー配置ベース33におけるA−A線矢視断面図を図6に示す。
図4、図5、及び図6に示すように、ミラー配置ベース33は、反射ミラー31が配置されるミラー配置面34と、反射ミラー32が配置されるミラー配置面35と、吸着ノズル11の配列方向(すなわち、図4における上下方向であり、図5及び図6における図面に直交する方向)におけるそれぞれのミラー配置面34、35の端部に設けられたベース側壁部36とを備えるように、一体的に形成されている。また、図4に示すように、ミラー配置ベース33の略中央部分、すなわち、それぞれのミラー配置面34、35の間には、略方形状の開口部37が形成されている。さらに、ミラー配置ベース33におけるそれぞれのベース側壁部36の外側には、撮像フレーム24への固定用のブラケット38、39が設けられており、これらのブラケット38、39を用いて、ボルトによりミラー配置ベース33を撮像フレーム24に取り外し可能に装備させることが可能となっている。
また、ミラー配置ベース33において、ミラー配置面34は、吸着ノズル11の軸心沿いの方向より65度傾斜された角度にて形成され、かつ、それぞれの吸着ノズル11の配列方向に平行な面として形成されており、ミラー配置面35は、上記軸心沿いの方向より45度傾斜された角度にて形成され、かつ、それぞれの吸着ノズル11の配列方向に平行な面として形成されている。また、ミラー配置面34は、反射ミラー31の裏面を配置可能なように、その表面が加工形成されているとともに、当該裏面の略全面を配置できるような大きさを有している。同様に、ミラー配置面35は、反射ミラー32の裏面を配置可能なように、その表面が加工形成されているとともに、当該裏面の略全面を配置できるような大きさを有している。なお、ミラー配置ベース33において、それぞれのミラー配置面34及び35におけるその斜面の傾斜方向のそれぞれの端部には、側壁部等、当該斜面より突出した部分が設けられることなく平坦な形状を有している。
また、図4、図5、及び図6に示すように、それぞれのベース側壁部33とそれぞれのミラー配置面34、35とが接する部分において、互いに対向するようにそれぞれのベース側壁部33に貫通孔40、41が形成されている。すなわち、それぞれのベース側壁部33の外側より、貫通孔40を通して視認可能にミラー配置面34を露出させるように、互いに対向する1組の貫通孔40が形成されており、また、それぞれのベース側壁部33の外側より、貫通孔41を通して視認可能にミラー配置面35を露出させるように、互いに対向する1組の貫通孔41が形成されている。また、それぞれの貫通孔40、41は、例えば、半円形状を有しているが、その他、様々な形状が採用されるような場合であってもよい。
ここで、このような構成を有するミラー配置ベース33の構成をさらに模式的に示す模式斜視図を図7に示す。なお、図7においては、その説明の理解を容易なものとするため、ミラー配置面34及び35より代表して、ミラー配置面34の近傍におけるミラー配置ベース33の構成を示している。ミラー配置ベース33において、ミラー配置面34とミラー配置面35とは、その傾斜角度が異なるものの、互いに同様な構成及び機能を有しているからである。また、図7に示すミラー配置ベース33においては、反射ミラー31が配置されていない状態を示している。
図7に示すように、ミラー配置ベース33においては、ミラー配置面34においてベース側壁部36が設けられている方向のそれぞれの端部の一部34aが、それぞれのベース側壁部36に形成された貫通孔40を通して、その外側より視認可能な状態とされている。
このような状態のミラー配置ベース33のミラー配置面34に、反射ミラー31をその裏面が接するように配置した状態を示す模式斜視図を図8に示す。図8に示すように、反射ミラー31は平板方形状を有しており、その反射面(表面)31aを図示上方側として、その裏面31bを図示下方側として、ミラー配置面34に配置されている。
また、図8に示すように、ミラー配置面34の傾斜方向と直交する方向(すなわち、それぞれの吸着ノズル11の配列方向)における反射ミラー31のそれぞれの側面31cは、それぞれのベース側壁部36の内側側面36aに略接された状態とされており、これにより上記傾斜方向と直交する方向における反射ミラー31の配置が規定されている。すなわち、それぞれのベース側壁部36の内側側面36aが、反射ミラー31の側面31cの配置を規定する機能を有しており、それぞれのベース側壁部36は、側面規定用側壁部の一例ともなっている。
また、図8に示すように、ミラー配置面34に配置された状態において、反射ミラー31のそれぞれの側面31cの一部が、それぞれの貫通孔40を通して、ベース側壁部36の外側より視認可能に露出された状態となっている。なお、それぞれの側面31cにおいて上記露出された部分が、後述する接着剤による接着位置Pとなっている。
なお、本実施形態においては、ミラー配置ベース33は、ミラー反射面の歪みを避けるため、例えば熱膨張率の小さな鉄材にて構成している。ただし、恒温室等にて使用する場合には、軽量化を重視し、例えばアルミニウムにて形成しても良い。また、反射ミラー31は、厚さ3mm、幅14mm、長さ15もしくは30mmにて形成され、反射面31aは研磨加工された後、アルミニウム蒸着により保護膜が形成されている。また、ミラー配置ベース33におけるミラー配置面34の幅寸法は、反射ミラー31の幅寸法よりも僅かに大きくなるように形成されており、例えば、反射ミラー31を配置させた状態において、反射ミラー31の側面31cとベース側壁部33との間に、0.2mm程度の隙間が形成されるようになっている。
ここで、図8に示す状態において、それぞれの貫通孔40を通して、反射ミラー31のそれぞれの側面31cにおける接着位置Pに、接着材料の一例である接着剤42を塗布又は充填により供給して、反射ミラー31をミラー配置面34に固定した状態における図8のB−B線断面に相当する模式断面図を図9に示す。また、図8の反射ミラー31及びミラー配置ベース33におけるC−C線断面に相当する模式断面図(すなわち、図9のC−C線断面を示す模式断面図)を図10に示す。
図9及び図10に示すように、それぞれの貫通孔40を通して、ベース側壁部36の外側から供給された接着剤42は、反射ミラー31のそれぞれの接着位置Pにおける側面31cと、ミラー配置面34の端部の一部34aを含む面である側面34bとを互いに接着固定するように配置されている。すなわち、反射ミラー31は、上記傾斜方向と直交する方向における互いに対向する1組の側面31cにおいて、互いに対向する位置である接着位置Pにて部分的にミラー配置ベース33に接着固定されている。また、このような接着剤42の供給が行われる際には、反射ミラー31の裏面31bと、ミラー配置面34とは互いに直接的に接するように配置された状態にあるため、それぞれの接着位置Pに接着剤42の供給が行われても、裏面31bとミラー配置面34との間には接着剤42が配置されない状態にて、上記接着固定が行われている。
また、反射ミラー31において、反射面31aの表面沿いの方向におけるそれぞれの接着位置Pの長さ寸法は、それぞれの側面31c全体の長さ寸法の1/2から1/4程度の長さ寸法とされている。さらに、それぞれの接着位置Pにおいて供給された接着剤42が、反射ミラー31の反射面31aより付着することがないように、それぞれの側面31cの厚み方向において略2/3程度の表面が覆われるように、それぞれの側面31cへの接着剤42の供給が行われることが好ましい。なお、それぞれの接着位置Pにおいては、供給された接着剤42が分割されることなく(すなわち、互いに離間された複数の箇所に分けて配置されることなく)、一体的な状態で接着剤42が配置されていることが好ましい。一の接着位置Pにおいて、互いに離間するように接着剤42が配置されると、反射ミラー31の反射面31aを歪ませる恐れがあるからである。ただし、本実施形態において上述のように例示した反射ミラー31の長さ寸法の倍以上の長さ寸法の反射ミラーを固定するような場合には、互いに対向する2箇所のみの固定では振動発生を抑制効果が弱くなる可能性も考えられるため、例えば4箇所にて固定することが好ましい。このようなミラーは幅方向には剛性が強く、上記振動発生による影響と比べれば、反射面の歪みへの影響は無視できる程度とすることができるからである。
反射ミラー装置30において、このような接着固定構造が採用されることにより、反射ミラー31とミラー配置面34との間に、接着剤42を配置させることなく、反射ミラー31の接着固定を行うことができ、接着剤の塗布厚さのバラツキや、反射ミラー31の裏面における接着剤による応力のバラツキによる反射ミラー31の反射面31aの歪みの発生を確実に抑制する、または大幅に低減することができる。
また、塗布供給された接着剤42は、反射ミラー31の側面31cにおける一部分だけ、すなわち接着位置Pの部分だけに配置されるため、接着剤42の固化等により生じる応力が、反射ミラー31の側面31cの全体や、さらに反射面31aや裏面31bに伝わることを防止又は抑制することができる。さらに、それぞれの接着位置Pが互いに対向するように配置されていることで、安定した接着固定を実現することができる。
また、図9に示すように、塗布供給されたそれぞれの接着剤42において、反射ミラー31の側面31cとの接着表面と対向する側(すなわち反対側)の表面が、他の部材等に接着されることなく開放された状態(特にミラー配置ベース33に対して開放された状態)とされているため、接着剤42の固化等により応力が生じたとしても、当該応力を上記開放側へ逃がしてやることができ、反射ミラー31の側面31cに伝わる応力を大幅に低減させることができる。
また、ミラー配置ベース33において、それぞれのベース側壁部36に貫通孔40が形成されていることにより、反射ミラー31をミラー配置面34に配置させて、互いに直接的に接触された状態とさせてから、それぞれの貫通孔40を通して、ベース側壁部36の外側より接着剤42の供給を行うことができるため、当該供給作業を容易なものとすることができるとともに、反射ミラー31の裏面31bに接着剤42を供給することなく、側面31cに確実に供給することができる。従って、反射ミラー31に歪みが生じることを確実に防止しながら、接着剤42を用いて反射ミラー装置30を製造することができる。
また、このような接着剤42としては、例えばその固化状態において弾性を有するような接着剤、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。このように固化状態において弾性を有する接着剤が用いられることで、部品装着動作の際に発生する熱により反射ミラー31に伸びや縮みが発生するような場合であっても、接着剤42が有する弾性機能でもって当該伸びや縮みを吸収することができ、反射ミラー31の表面に歪み等が発生することを抑制することができる。なお、エポキシ樹脂系接着剤とは、一般的にエポキシ基を含有する化合物をアミン類や酸無水物などで硬化させる接着剤のことをいう。
なお、図9に示すように、反射ミラー31の側面31cの一部と、ミラー配置面34の側面34bの一部とが接着剤42により接着されるような場合に代えて、図11に示すように、反射ミラー31の側面31cの一部と、ミラー配置面34の端部近傍の一部とが接着剤42により接着されるような場合であってもよい。このような場合であっても、反射ミラー31においては、その側面31cの一部が接着されていることに変わりが無く、また、接着剤42における接着部分の反対側が他の部材に接着されることなく開放状態とされていることに変わりが無いからである。また、それぞれの貫通孔40の略全体に接着剤42を充填させるように、接着剤42の供給が行われるような場合であってもよい。
次に、このような構成に反射ミラー装置30を備えるヘッド部100において、夫々の吸着ノズル11に電子部品1を吸着保持させて、部品撮像装置20により、夫々の電子部品1の画像を撮像して、これらの画像により夫々の電子部品1の吸着保持姿勢を認識し、上記認識結果に基づいて、夫々の電子部品1を回路基板上に装着する動作について、以下に説明する。なお、以下に説明するヘッド部100の夫々の動作は、制御部9により制御されている。
まず、このようなヘッド部100が備えられている上記電子部品装着装置(図示しない)において、XYロボットによりヘッド部100を電子部品供給部の上方に移動させるとともに、上記XYロボットによりヘッド部100の夫々の吸着ノズル11の保持面11aと、上記電子部品供給部に取り出し可能に収納されている夫々の電子部品1との位置合わせを行う。上記位置合わせの後、ヘッド部100の夫々の昇降装置53により夫々のシャフト部51を介して、夫々の吸着ノズル11を下降させ、夫々の電子部品1の上面を保持面11aに当接させるとともに吸着保持し、その後、夫々の吸着ノズル11を上昇させて、夫々の電子部品1の上記電子部品供給部からの吸着取り出しを行う。これにより、ヘッド部100が備える夫々の吸着ノズル11の夫々の保持面11aに電子部品1が吸着保持された状態とされる。なお、上記電子部品1の吸着取り出しは、ヘッド部100が備える全ての吸着ノズル11について同時的に行うような場合であってもよく、また、このような場合に代えて、順次行うような場合であってもよい。この吸着取り出しの後、上記XYロボットにより、上記ステージ上に保持された上記回路基板の上方に向けて、ヘッド部100の移動が開始される。
このヘッド部100の移動過程において、ヘッド部100が備える部品撮像装置20により、上記吸着保持された夫々の電子部品1の吸着保持姿勢の画像の撮像が行われることとなる。
具体的には、図1に示すように、ヘッド部100において、部品撮像装置20の撮像フレーム24は、夫々の吸着ノズル11の配列方向沿いの上記スライド移動範囲における図示左端位置として、リニアガイドレール25の図示左端近傍に位置された状態とされている。このような状態において、スライド駆動部27の駆動モータ28が回転駆動されて、駆動ベルト29及びアーム24aを介して、撮像フレーム24の図示右向きのスライド移動が開始される。なお、スライド駆動部27による撮像フレーム24の移動速度は、例えば、950mm/sとされている。
このスライド移動が開始されると、まず、図示左端に位置されている吸着ノズル11により吸着保持されている電子部品1が撮像フレーム24の内側を通過して、反射ミラー22により上方に向けて屈折されたカメラ部23の光軸上を通過する。さらに、連続的に撮像フレーム24が上記スライド移動されることにより、次の吸着ノズル11により吸着保持されている電子部品1が撮像フレーム24の内側を通過して、反射ミラー22により上方に向けて反射されたカメラ部23の光軸上を通過する。その後、同様にその他の電子部品1も順次通過され、上記8個の電子部品1が全て通過されることになる。
このような夫々の電子部品1の通過の際に、部品撮像装置20においては、上記スライド移動開始後、最初の吸着ノズル11に吸着保持されている電子部品1が撮像フレーム24の内側を通過して、反射ミラー22により上方に向けて屈折されたカメラ部23の光軸が、当該最初の吸着ノズル11の軸芯と略合致する前に、撮像フレーム24に取り付けられた夫々の照明部が点灯されて、電子部品1の装着面に夫々の光が略均等に照射される。その後、上記光軸が、当該最初の吸着ノズル11の軸芯と略合致された時に、カメラ部23により、例えば電子シャッター機能等を用いて、上記電子部品1の画像が、反射ミラー22、及び反射ミラー21を介して撮像される。同様にして、次の吸着ノズル11の軸芯が、カメラ部23の上記光軸に略合致された時に、カメラ部23により当該次の吸着ノズル11−2により吸着保持されている電子部品1の画像が撮像される。さらに、連続的に撮像フレーム24が移動されて、夫々の電子部品1の画像が、順次カメラ部23により撮像される。全ての電子部品1の画像の撮像が行われた後、上記夫々の照明部が消灯される。
なお、部品撮像装置20における上記夫々の撮像のタイミングは、リニアガイドレール25上における撮像フレーム24の移動位置が検出されて制御部9に入力されること、あるいは、上記スライド移動開始からの経過時間が制御部9にて計測されること等により制御される。
全ての電子部品1の画像の撮像が行われ、撮像フレーム24がそのスライド移動範囲における図1の図示右端位置であるリニアガイドレール25の図示右端近傍に位置されると、スライド駆動部27の駆動モータ28の回転駆動が停止されて、撮像フレーム24の上記スライド移動が停止される。
このようにして部品撮像装置20により撮像された夫々の画像は、撮像フレーム24の上記スライド移動中あるいは移動終了後、撮像結果情報の一例である画像データとして制御部9へ順次出力されるとともに、上記夫々の撮像時のリニアガイドレール25における撮像フレーム24の移動位置の位置データも順次制御部9へ出力される。
制御部9においては、上記入力された夫々の画像データの認識処理が順次行われるとともに、上記夫々の画像データが移動位置読み取りヘッド62より入力された撮像フレーム24の移動位置の位置データと照合されて、夫々の画像データがどの吸着ノズル11により保持された電子部品1の対応するものであるかが認識される。
これにより、制御部9において、部品撮像装置20により撮像された夫々の電子部品1の画像に基づいて、夫々の吸着ノズル11の軸芯と略直交する方向沿いにおける夫々の吸着ノズル11による電子部品1の吸着保持姿勢が認識される。
このように認識された夫々の電子部品1の夫々の方向における吸着保持姿勢と、予め制御部9に入力されている夫々の電子部品1の装着姿勢とが、制御部9において比較されて、両者間の位置ずれ量が認識される。
その後、上記XYロボットにより移動されているヘッド部100が、上記回路基板の上方に移動されて、一番目に装着動作が行われる吸着ノズル11により吸着保持されている電子部品1と、上記回路基板の装着位置との位置合わせが行われる。この位置合わせの際、例えば、制御部9にて認識された上記位置ずれ量に基づいて、吸着ノズル11の軸芯回りの回転方向における位置ずれの補正が、ヘッド部100の回転装置54により行われ、上記回路基板の装着表面と平行な方向における位置ずれの補正が、上記XYロボットにより行われる。さらに、その後、ヘッド部100の昇降装置53により上記吸着ノズル11が下降されて電子部品1の上記装着位置への装着が行われるが、この下降の際に、吸着ノズル11の軸芯方向における位置ずれの補正が、昇降装置53により行われる。同様な手順で、その他の吸着ノズル11についても、上記夫々の位置ずれに基づいて、上記夫々の補正が組み合わされて行われながら、夫々の電子部品1が上記回路基板に装着される。
このようなヘッド部100においては、それぞれの反射ミラー31及び32に歪み等が発生することが確実に防止されているため、それぞれの反射ミラー31及び32を用いて、照明部よりの光や電子部品1の画像を確実に反射することができる。従って、部品撮像装置20において、電子部品1の画像を高精度に撮像することができ、電子部品1の認識処理を高精度なものとすることができる。従って、高い部品装着精度に対応することができるヘッド部を提供することができる。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
1 電子部品
9 制御部
11 吸着ノズル
20 部品撮像装置
24 撮像フレーム
30 反射ミラー装置
31、32 反射ミラー
31c 側面
33 ミラー配置ベース
34、35 ミラー配置面
36 ベース側壁部
40、41 貫通孔
42 接着剤
100 ヘッド部
9 制御部
11 吸着ノズル
20 部品撮像装置
24 撮像フレーム
30 反射ミラー装置
31、32 反射ミラー
31c 側面
33 ミラー配置ベース
34、35 ミラー配置面
36 ベース側壁部
40、41 貫通孔
42 接着剤
100 ヘッド部
Claims (12)
- 平板方形状の反射ミラーと、
上記反射ミラーの裏面の略全体が配置されるミラー配置面を有するミラー保持部材とを備え、
上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に上記裏面が直接的に配置され、かつ、上記反射ミラーの互いに対向する1組の側面が、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定されていることを特徴とする反射ミラー装置。 - 上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置が、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に接着固定されている請求項1に記載の反射ミラー装置。
- 上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置が、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材における上記ミラー配置面に隣接するそれぞれの側面に接着固定されている請求項1に記載の反射ミラー装置。
- 上記反射ミラーの上記裏面と、上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面とが、上記接着材料を介さずに直接的に接している請求項1から3のいずれか1つに記載の反射ミラー装置。
- 上記ミラー保持部材は、上記ミラー配置面の互いに対向するそれぞれの端部に配置され、上記ミラー配置面に配置された状態における上記反射ミラーの上記1組の側面の位置を規定する側面規定用側壁部を有し、
上記それぞれの側面規定用側壁部は、上記反射ミラーの上記それぞれの接着位置に相当する部分において形成された貫通孔部を有し、
上記それぞれの側面規定用側壁部の外側より、当該それぞれの貫通孔部を通して、上記それぞれの接着位置に上記接着材料が供給されている請求項1から4のいずれか1つに記載の反射ミラー装置。 - 上記それぞれの貫通孔部内の略全体に、上記接着材料が充填されている請求項5に記載の反射ミラー装置。
- 上記反射ミラーの上記それぞれの接着位置に供給された上記各々の接着材料は、当該各々の接着位置への接着表面と反対側の表面が、上記ミラー保持部材に対して開放状態とされている請求項1から6のいずれか1つに記載の反射ミラー装置。
- 上記それぞれの側面における上記それぞれの接着位置の上記反射ミラーの表面沿いの方向の長さ寸法は、当該側面全体の長さ寸法の1/2〜1/4倍の長さ寸法である請求項1から7のいずれか1つに記載の反射ミラー装置。
- 部品を解除可能に保持する複数の部品保持部材を一列に配列して備え、上記それぞれの部品保持部材により保持された上記複数の部品を回路基板に装着可能な部品装着ヘッドにおいて、
上記部品保持部材の軸心とは異なる軸をその光軸として、上記部品保持部材により保持された上記部品の画像を、上記光軸に沿って入射して撮像可能な撮像素子部と、上記部品保持部材の軸心沿いの方向における上記部品の画像を、上記撮像素子部の光軸に沿って反射して、上記撮像素子部に入射させる反射部とを有し、当該部品保持部材により保持された上記部品の画像を、当該部品保持部材の軸心沿いの方向において撮像可能な部品撮像装置と、
当該部品撮像装置を、上記それぞれの部品保持部材の配列方向に沿って、上記一列の両端のそれぞれに配列された上記部品保持部材の間を移動させる移動装置と、
当該移動装置により上記配列方向に沿って上記部品撮像装置を移動させながら、当該部品撮像装置により上記それぞれの部品保持部材により保持された部品の画像を順次撮像して、当該撮像された上記それぞれの部品の画像に基づいて、上記それぞれの部品保持部材による上記部品の保持姿勢を認識可能な制御装置とを備え、
上記反射部として、請求項1から8のいずれか1つに記載の反射ミラー装置を用いることを特徴とする部品装着ヘッド。 - 平板方形状の反射ミラーを、ミラー保持部材のミラー配置面に配置して、当該反射ミラーの裏面の略全体を当該ミラー配置面に直接的に接触させて、
その後、上記ミラーの互いに対向する1組の側面を、互いに対向するそれぞれの接着位置において、接着材料を介して上記ミラー保持部材に部分的に接着固定することを特徴とする反射ミラー装置の製造方法。 - 上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置を、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材の上記ミラー配置面に接着固定する請求項10に記載の反射ミラー装置の製造方法。
- 上記反射ミラーの互いに対向する上記1組の側面における上記それぞれの接着位置を、上記接着材料を介して上記ミラー保持部材における上記ミラー配置面に隣接するそれぞれの側面に接着固定する請求項10に記載の反射ミラー装置の製造方法。
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-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005062256A patent/JP2006243617A/ja active Pending
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