JP2021144979A - 照明装置及び部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
(1)本開示の照明装置は、基板に実装される部品を吸着するノズルが複数本配列されたヘッドと、前記ノズルに吸着された前記部品を側方から撮像するための側方カメラと、前記ノズルに吸着された前記部品を下方から撮像するための下方カメラと、を備えた部品実装装置において、前記ヘッドに取り付けられる照明装置であって、前記側方カメラ側の前記ノズルに対して前記側方カメラの反対側に配され、前記側方カメラによる撮像のために前記ノズルの外側の前記側方カメラに向けて光を出射する出射部と、前記出射部の下端に連続して設けられた底面部と、前記出射部の上端に連続して設けられた天面部と、を備え、前記底面部及び前記天面部の少なくとも下面は、反射防止面となっており、前記出射部の前記上端と前記下端を除く部分は中間部とされており、前記出射部の前記上端及び前記中間部における前記側方カメラ側の縁部は、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部より前記側方カメラから離れており、前記出射部の前記下端における前記側方カメラ側の縁部は、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部と一致するか、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部より前記側方カメラから離れている、照明装置である。
以下に、本開示の実施形態を説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態1を図3から図12を参照しつつ説明する。なお、複数の同一部材については、一部の部材のみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
部品実装装置10は、電子部品などの部品Eをプリント基板などの基板Bに実装する装置である。部品実装装置10は、図3に示すように、基台11、搬送装置12、部品供給装置14、ヘッド17、ノズルシャフト28A(図示の都合上、一部のみ示す)、側方カメラ33、下方カメラ22、制御部110(図7参照)などを備えている。
基台11は、図3に示すように、図示左右方向に横長な直方体の形状をなす。基台11上には、図示左右方向(X軸方向)に延びる搬送装置12、ヘッド搬送部16、下方カメラ22などが配置されている。図3の二点鎖線で囲まれる位置は、基板Bに部品Eを実装するときの作業位置を示している。
搬送装置12は、一対のコンベアベルト13を有している。搬送装置12は、基板Bを搬送方向(X軸方向、図3の図示左右方向)に沿って搬送する。基板Bは搬送方向の一方側(図3の図示右側)からコンベアベルト13に沿って基台11上の作業位置に搬入され、作業位置で停止して部品Eが実装された後、コンベアベルト13に沿って他方側(図3の図示左側)に搬出される。
図3に示すように、基台11の図示上下方向(Y軸方向)の両側の端部には、部品供給装置14が設けられている。部品供給装置14には、複数のフィーダ15が配置されている。フィーダ15は、複数の部品Eを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻回されたリールを保持している。フィーダ15は、リールを回転させてテープを送り出すことにより、部品Eを1つずつ供給するように構成されている。
ヘッド搬送部16は、ヘッド17を所定の可動範囲内でX軸方向及びY軸方向に搬送するものである。ヘッド搬送部16は、図3に示すように、X軸ビーム18、Y軸フレーム19、X軸サーボモータ20、Y軸サーボモータ21などを備えている。ヘッド17は、X軸ビーム18に支持され、X軸サーボモータ20によりX軸方向に往復移動可能となっている。X軸ビーム18は、Y軸フレーム19に支持され、Y軸サーボモータ21によりY軸方向に往復移動可能となっている。
基台11上における作業位置の近傍には、図3に示すように、ヘッド17によって部品供給装置14から吸着された部品Eの画像を下方(図3の紙面奥から手前に向かう方向)から撮像する下方カメラ22が固定されている。下方カメラ22による撮像の際、下方カメラ22の光軸はヘッドの軸線(回転軸心)と平行であり、下方カメラ22の画像はヘッド17下面に対して正対している。
ヘッド17は、図4に示すように、ヘッド本体部23と、ロータリーユニット27と、側方カメラ33と、を備える。
図5に示すように、ヘッド本体部23には、中央にシャフト24が設けられている。シャフト24は、ヘッドモータ25によりヘッド17の軸線回りに回転可能に構成されている。シャフト24の内部には、電気配線Lが収容されている。電気配線Lの端末は、シャフト24の下端で受け基板26に接続されている。電気配線Lのもう一方の端末は、外部の電源(図示せず)に接続されている。
ロータリーユニット27には、図6に示すように、複数本(本実施形態では18本)のノズルシャフト28Aが円形に配置されている。ノズルシャフト28Aの下端部には、ノズル28Bが着脱可能に取り付けられている。ノズル28Bには、ノズルシャフト28Aを介して、エア供給装置51(図示せず)から負圧が供給されるようになっている。ノズル28Bは負圧により部品Eを吸着保持することができ、また負圧を開放することで、部品Eの保持を解くことができる。各ノズルシャフト28Aは、Z軸サーボモータ29(図7参照)によりノズルシャフト28A毎に昇降可能に構成されている。また、各ノズルシャフト28Aは、R軸サーボモータ30(図7参照)によりノズルシャフト28A毎に中心軸回りに回転可能に構成されている。
側方カメラ33は、図4及び図5に示すように、ヘッド本体部23の下部側面に設けられ、ヘッド17の軸線に対してロータリーユニット27のノズル28Bより外側に配されている。側方カメラ33は、ノズル28Bに保持された部品Eを側方から撮影する。
部品実装装置10は、図7に示すように、制御部110によって全体が制御統括されており、制御部110は、CPU(Central Processing Unit)などにより構成される演算処理部111を備えている。演算処理部111には、モータ制御部112、記憶部113、画像処理部114、外部入出力部115、部品供給装置通信部116、管理装置通信部117、操作部118などが接続されている。
照明装置34は、図8に示すように、照明基板35と、出射部38と、底面部39と、天面部40と、を備えている。図4に示すように、照明装置34は、ヘッド17に装着されるようになっている。
出射部38は、図8及び図9に示すように、後述するLED(発光ダイオード)36が発光した光を導光しつつ拡散可能なアクリル樹脂からなり、円柱の形状をなしている。樹脂の内部に拡散剤を混ぜ内部で透過する光を乱反射させ全体的に乳白色を呈するようにしているが、透明な樹脂を使用して表面のみに光を拡散させる梨地加工を施しても良い。出射部38の上端38T及び下端38Bを除いた部分は、中間部38Mとされている。底面部39は、出射部38と別体に設けられ、出射部38の下端38Bに連続するように貼り付けられたものである。底面部39は、出射部38と中心を同一とする円板の形状をなし、出射部38の側面より外側に突出している。天面部40は、出射部38の上端38Tに連続して一体に形成されている。天面部40は、出射部38と中心を同一とする円柱の形状をなし、出射部38の側面より外側に突出している。すなわち、図10において側方カメラ33が図示右側にあると考えると、出射部38(すなわち上端38T、中間部38M、及び下端38B)の側方カメラ33側の縁部(すなわち38TE,38ME,38BE)は、底面部39及び天面部40の側方カメラ33側の縁部39E,40Eより側方カメラ33から離れている。なお、本実施形態においては、ヘッド17が回転するため、結果として出射部38の側方カメラ33側の縁部は出射部38の側面全周となるが、ヘッドが回転せず、かつ側方カメラが1個のみ設けられている場合には、出射部の側方カメラ側の縁部は1つの側面となる。底面部39及び天面部40の下面及び側面は、反射防止塗料で塗装され、反射防止面39S,40Sとなっている。出射部38は、照明装置34の外面全体(別体に設けられた底面部39を除く)を反射防止塗料で塗装した後、天面部40の反射防止面40Sを残して、塗装を剥がすことで最適に形成される。反射防止塗料は黒であることが多い。また、出射部38から十分な光を出射するために、反射防止塗料の下に光をよく反射する塗料、例えば、白色の塗料を塗装してもよい。白色塗料を先に塗装してある場合、出射部38を露出させるためにはこの白色塗料も剥がす必要がある。
照明基板35は、板状をなし、図11に示すように、表面には円形に6個のLED36が配置されている。照明基板35の裏面には、図12に示すように、LED36に電力を供給するための2極のスプリングピンコネクタ37が2つ配されている。LED36のコネクタにスプリングピンコネクタ37を採用することで、照明装置34におけるLED36の配線空間を小さくすることができる。なお、LED36の点灯に必要な電力は、スプリングピンコネクタ37が1個あれば賄えるが、もう1個のスプリングピンコネクタ37は予備として設けてある。これにより、使用していた1個のスプリングピンコネクタ37に接触不良などの問題が起きた際、もう1個のスプリングピンコネクタ37を使用することができる。照明基板35は、図8に示すように、LED36が配された表面が下向きとなるように天面部40の内部に収容される。
照明装置34を用いて部品Eを側方カメラ33で撮像するには、部品Eの大きさに応じて、ノズル28Bの長さや上昇する高さ、出射部38の照明範囲などを調整する必要がある。図13に示すように、部品Eが照明装置34と側方カメラ33の間に収まり、側方カメラ33により撮像することができる大きさの場合には、ノズル28BはZ軸サーボモータ29により下降してフィーダ15から部品Eを取り出した後、上昇端まで上昇する。なお、ヘッド17に取り付けてある各ノズルシャフト28Aの上昇端の高さは同じものとする。すなわち、ノズル28Bの長さが同じであれば、上昇端におけるノズル28Bの下端の高さは各ノズル28Bともに同一の高さとなる。この上昇端にて、部品Eは出射部38からの照明光を背景にして側方カメラ33により撮像される。このとき、部品Eの上端(すなわちノズル28Bの下端)から下端までが出射部38を背景にして撮像画像に映し出されるように出射部38の高さ方向の範囲が確保されている。このためには、側方カメラ33の光軸は略水平で、画像は垂直方向に広がる場合、図13の一点鎖線で示すように、上昇端にあるノズル28Bの下端の高さから部品Eの厚み分下方の高さまで出射部38が確保されるようにすればよい。
照明装置34は側方カメラ33により部品Eの側方画像を撮像するときに点灯されるが、下方カメラ22にて撮像が行われる場合には消灯している。下方カメラ22で部品Eの撮像をする場合には、下方に別途配された照明から部品Eに対して光が照射され、反射光が撮像される。底面部39及び天面部40の反射防止面39S,40Sは、下方からの光を吸収し、下方カメラ22の撮像画像において、暗部として写る(図10参照)。ここで、下方カメラ22の撮像のための照明からの光が出射部38に照射されると、内部で拡散され、すなわち乱反射されるが、この乱反射による光は、反射防止面39S,40Sにより遮られ、下方に漏れることはない。また、照明装置34が点灯していたとしても、同様に下方に光が漏れることはない。一方、下方カメラ22の撮像画像において、部品Eの電極などの金属部分は明部として写る。したがって、下方カメラ22による部品Eの位置や吸着姿勢などの認識が可能となる。
次に、実施形態2を図14及び図15を参照しながら説明する。実施形態2の部品実装装置210は、照明装置234を備え、その他の構成については実施形態1の部品実装装置10と同じである。実施形態1の部品実装装置10と同じ構成については実施形態1と同一の符号を用い、詳細な説明を省略する。
次に、実施形態3を図16を参照しながら説明する。実施形態3の部品実装装置310は、照明装置334を備え、その他の構成については実施形態1の部品実装装置10と同じである。実施形態1の部品実装装置10と同じ構成については実施形態1と同一の符号を用い、詳細な説明を省略する。
(1)実施形態1から実施形態3では、ロータリーユニット27を有するヘッド17を備えた構成としたが、ノズルシャフトが直線状に並んだインライン型のヘッドを用いてもよい。
11…基台
12…搬送装置
13…コンベアベルト
14…部品供給装置
15…フィーダ
16…ヘッド搬送部
17,H…ヘッド
18…X軸ビーム
19…Y軸フレーム
20…X軸サーボモータ
21…Y軸サーボモータ
22…下方カメラ
23…ヘッド本体部
24…シャフト
25…ヘッドモータ
26…受け基板
27…ロータリーユニット
28A…ノズルシャフト
28B…ノズル
29…Z軸サーボモータ
30…R軸サーボモータ
31…突出部
32…マーク
33…側方カメラ
34,234,334…照明装置
35…照明基板
36…LED
37…スプリングピンコネクタ
38,238,338…出射部
38T,238T,338T…上端
38B,238B,338B…下端
38M,238M,338M…中間部
39,239,339…底面部
40,240,340…天面部
39S,40S,42S,239S,240S,339S,340S,DS…反射防止面
38TE,38BE,38ME,39E,40E,239TE,238BE,238ME,239E,240E…縁部
41…貫通孔
42…延設部
50…センサ
51…エア供給装置
60…管理装置
110…制御部
111…演算処理部
112…モータ制御部
113…記憶部
114…画像処理部
115…外部入出力部
116…部品供給装置通信部
117…管理装置通信部
118…操作部
B…基板
B1,B2…ボルト
BS…明部
C…第1撮像部
D…拡散部材
E,P…部品
L…電気配線
Claims (6)
- 基板に実装される部品を吸着するノズルが複数本配列されたヘッドと、
前記ノズルに吸着された前記部品を側方から撮像するための側方カメラと、
前記ノズルに吸着された前記部品を下方から撮像するための下方カメラと、を備えた部品実装装置において、
前記ヘッドに取り付けられる照明装置であって、
前記側方カメラ側の前記ノズルに対して前記側方カメラの反対側に配され、前記側方カメラによる撮像のために前記ノズルの外側の前記側方カメラに向けて光を出射する出射部と、
前記出射部の下端に連続して設けられた底面部と、
前記出射部の上端に連続して設けられた天面部と、を備え、
前記底面部及び前記天面部の少なくとも下面は、反射防止面となっており、
前記出射部の前記上端と前記下端を除く部分は中間部とされており、
前記出射部の前記上端及び前記中間部における前記側方カメラ側の縁部は、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部より前記側方カメラから離れており、
前記出射部の前記下端における前記側方カメラ側の縁部は、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部と一致するか、前記底面部の前記側方カメラ側の縁部より前記側方カメラから離れている、照明装置。 - 前記ヘッドは、前記ヘッドの軸線回りに回転するロータリーユニットを有し、
複数本の前記ノズルは、前記ロータリーユニットに円形に配列され、
前記側方カメラは、前記ヘッドの軸線に対して前記ロータリーユニットの外側に配され、
前記出射部は、複数本の前記ノズルに包囲されるように配されている、請求項1に記載の照明装置。 - 前記出射部は、前記ヘッドの軸線を中心とする円柱の形状をなし、
前記底面部は、前記ヘッドの軸線に対して前記出射部の側面より外側に突出している、請求項2に記載の照明装置。 - 前記出射部は、前記ヘッドの軸線を中心とする円錐台の形状をなし、前記上端から前記下端に向かうにつれて前記ヘッドの軸線に対して外側に突出している、請求項2に記載の照明装置。
- 前記天面部は、前記ヘッドの軸線を中心とする円柱の形状をなす延設部を介して、前記出射部とつながっている、請求項4に記載の照明装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置を備える、部品実装装置。
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