JP4964954B2 - 移動装置および電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を保持して基板に実装する実装ヘッドの移動を行う移動装置、および移動装置を備える電子部品実装装置に関する。

電子部品の実装分野においては、作業面に対し実装ヘッドを水平移動させる移動装置を備えた電子部品実装装置が広く用いられている。この水平移動装置としては、実装ヘッドを作業面沿いの第１の方向（Ｘ方向）に移動させる第１の直動装置と、第１の直動装置を第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に移動させる第２の直動装置とで構成された直交ロボット（ＸＹロボット）が広く用いられている。このような電子部品実装装置においては、第１の直動装置と第２の直動装置のそれぞれの移動軸を直交する２辺とした矩形平面内で実装ヘッドが移動自在となっている。例えば、特許第２７４０６８２号公報参照。

電子部品実装装置には、基板の位置認識を行うための撮像装置が設けられており、一般にこのような撮像装置は実装ヘッドに装着されて一体的に移動できるようになっている。第１の直動装置および第２の直動装置のそれぞれの移動軸の長さは、基板の全面が撮像装置および実装ヘッドの移動範囲となるように規定される。そのため、撮像装置と実装ヘッドの位置関係によっては、より大きな長さの移動軸が必要となる場合がある。

近年、電子部品実装装置の機能向上を図るため、実装ヘッドや直交ロボット等をユーザーの使用形態に対応した機種に交換可能にして、カスタマイズに柔軟に対応することが求められている。また、従来の時間生産性に加え、面積生産性の向上が要求されるようになってきている。こられの要求を満たすためには、直交ロボット自体、すなわち第１及び第２の直動装置自体を小型化し、設備面積を低減することが重要であり、そのためには撮像装置の配置を適正化する必要がある。

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、電子部品を保持して基板に実装する実装ヘッドの移動を行う移動装置において、実装ヘッドとともに一体的に移動装置によりその移動が行われる撮像装置の配置が適正化された移動装置およびこの移動装置を備える電子部品実装装置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、電子部品を保持して基板に実装する実装ヘッドの移動を行う移動装置において、
一方向に延在するビームと、
上記一方向に移動可能に、上記ビームに設けられたスライダと、
上記一方向沿いの上記スライダの移動を駆動する駆動装置と、
上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダに固定された実装ヘッドと、
上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダに固定され、上記基板における上記電子部品の実装位置の画像を撮像する撮像装置とを備え、
上記撮像装置が、上記一方向における上記実装ヘッドの幅内に収まる位置に配置されている、移動装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、電子部品を保持して基板に実装する実装ヘッドの移動を行う移動装置において、
第１方向に延在する第１のビームと、
上記第１方向に移動可能に、上記第１のビームに設けられたスライダと、
上記第１方向沿いの上記スライダの移動を駆動する第１の駆動装置と、
上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダに固定された実装ヘッドと、
上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダに固定され、上記基板における上記電子部品の実装位置の画像を撮像する撮像装置と、
上記第１方向と直交する第２方向に上記第１のビームを移動可能に、支持する第２のビームと、
上記第２方向沿いの上記第１ビームの移動を駆動する第２の駆動装置とを備え、
上記撮像装置が、上記第１方向における上記実装ヘッドの幅内に収まる位置に配置されるとともに、上記第２方向における上記実装ヘッドと上記第１のビームとの幅内に収まる位置に配置されている、移動装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記実装ヘッド、撮像装置、スライダ、第１のビーム、及び第１の駆動装置が複数組設けられ、上記第２のビームが上記複数の第１のビームをそれぞれ独立して移動可能に支持する、第２態様に記載の移動装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記撮像装置は、上記基板の上記電子部品の実装位置に対して、第１照射角度で光を照射する複数の第１光照射部と、上記第１照射角度とは異なる第２照射角度で光を照射する複数の第２光照射部とを備え、
上記撮像装置の下部において、上記複数の第１光照射部と上記複数の第２光照射部とが、上記基板の表面沿いの同一平面上に配置されている、第２態様に記載の移動装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記複数の第１光照射部と第２光照射部との上記同一平面上における配置領域は、その上記第１方向における幅よりも第２方向における幅が短くなるように設定されている、第４態様に記載の移動装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、作業面沿いに上記基板が保持される基板保持装置と、
第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の移動装置とを備え、
上記第１方向が上記作業面沿いに配置され、上記作業面と平行に移動する上記実装ヘッドにより、上記基板保持装置により保持された上記基板に対する上記電子部品の実装が行われる、電子部品実装装置を提供する。

本発明によれば、一方向に延在するビームと、一方向沿いに移動可能にビームに設けられ、実装ヘッドと撮像装置とが固定されたスライダとを備える移動装置において、撮像装置が一方向における実装ヘッドの幅内に収まる位置に配置されていることにより、電子部品を基板に実装するために必要なスライダの移動範囲を無駄なく抑えることができる。したがって、撮像装置の配置の適正化を通じて、スライダを移動させるための移動軸であるビームの一方向における長さを抑えることができ、移動装置の小型化を図って、設備面積を低減することができる。

さらに、第１のビームを一方向に直交する第２方向に移動させる第２のビームをさらに備える移動装置において、撮像装置が第２方向における実装ヘッドと第１のビームとの幅（合計幅）内に収まるようにその配置がさらに適正化されることにより、２つの移動装置を直交させた移動装置（直交移動装置）の小型化を実現することができる。

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
本発明の第１実施形態の電子部品実装装置の模式斜視図 第１実施形態の直動装置の模式斜視図 図２の直動装置のＡ−Ａ線断面図 第１実施形態の直動装置の模式側面図 基板と撮像装置の位置関係を示す模式平面図 本発明の第２実施形態の直動装置の模式断面図 第２実施形態の直動装置の模式側面図 第２実施形態の直動装置が備えるカメラの構成を示す模式構成図 図８Ａのカメラの平面照明ユニットの模式底面図 従来のカメラの構成を示す模式構成図 図９Ａのカメラの照明ユニットの模式底面図

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる移動装置の一例である直動装置を備える電子部品実装装置について図面を参照して説明する。図１は本第１実施形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本第１実施形態の直動装置の斜視図、図３は図２の直動装置におけるＡ−Ａ線断面図、図４は本第１実施形態の直動装置の側面図、図５は基板と撮像装置の位置関係を示す平面図である。

最初に、電子部品実装装置１の構成および動作について説明する。図１において電子部品実装装置１は、基台２に設けられた基板搬送装置３、電子部品供給装置４、第１の直動装置５、第２の直動装置６、実装ヘッド７とで構成されている。基台２の上面は水平面をなす作業面２ａとなっており、この作業面２ａ上で実装作業が行われる。基板搬送装置３は、基板８をＸ方向に搬送する機能を有するとともに作業面２ａ上の所定の位置に基板８を保持する機能を有し、実装前の基板８を電子部品実装装置１に搬入し、実装中は所定の位置で基板８を保持した状態を維持し、実装後は基板８の保持を解除して電子部品実装装置１から搬出する。なお、以下の説明においては、基板８の搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向としている。電子部品供給装置４は、内部に収納した複数の電子部品を所定の個数ずつ所定の姿勢で外部に供給する機能を備え、基板搬送装置３の両側方に複数の電子部品供給装置が配置されている。

第１の直動装置５および第２の直動装置６は、基台２の上方で対象物をそれぞれＹ方向およびＸ方向に直線的に進退移動させる機能を備えている。具体的には第２の直動装置６は、その一端が第１の直動装置５に支持されており、第１の直動装置５の駆動により第２の直動装置６をＹ方向に進退移動することができる。また、第２の直動装置６には実装ヘッド７が支持されており、第２の直動装置６の駆動により実装ヘッド７をＸ方向に進退移動することができる。従って、第１の直動装置（Ｙロボット）５と第２の直動装置（Ｘロボット）６の駆動の組み合わせにより、実装ヘッド７を基台２の上方で水平移動（ＸＹ移動）させ、任意の位置に位置決めすることができる。実装ヘッド７には電子部品を吸着する複数のノズル９が設けられており、ノズル９は電子部品供給装置４から供給された電子部品を吸着して基板４に実装する。

次に、第２の直動装置６の構成および動作について説明する。図２および図３において、第２の直動装置６は、作業面２ａ（図１参照）と平行なＸ方向（第１方向）に延伸された第１のビームであるビーム１０と、ビーム１０のＹ方向（第２方向）における側部にＸ方向に延在して設けられた一対のガイド１１と、一対のガイド１１にＸ方向に移動可能に設けられたスライダ１２と、スライダ１２に設けられた可動子１３とビーム１０に設けられた固定子１４からなるリニアモータ（駆動装置）とを備えている。

ビーム１０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ＝Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の筒状体１０ａ、１０ｂ、１０ｃをＺ方向に積層し、第１の筒状体１０ａの両側に第２の筒状体１０ｂ、１０ｃを配置した構造を有している。ＣＦＲＰは、炭素繊維にエポキシ樹脂などの高分子材料を含浸させた後、硬化させて成形した複合材料であり、強度に優れ、鉄やアルミ等の金属に比べ、同等の強度、剛性であっても、より軽量化できるという特長を有している。その反面、炭素繊維の加工が難しく、複雑な形状に成形することは困難である。しかしながら、本第１実施形態では、ビーム１０は、個々の断面形状は比較的単純な矩形状である３つの筒状体１０ａ、１０ｂ、１０ｃをＺ方向に積層して一体的に成形されるため、製造工程において特別な困難性を伴うことはなく、高剛性および軽量化というＣＥＲＰの効果を有効に得ることができる。

第２の筒状体１０ｂ、１０ｃのスライダ１２と相対する面には一対のガイド１１がＸ方向に延在して設けられ、第１の筒状体１０ａのスライダ１２と相対する面には固定子１４がＸ方向に延在して設けられている。なお、第１の筒状体１０ａと第２の筒状体１０ｂ、１０ｃにおいてスライダ１２と相対する面には、一対のガイド１１とリニアモータのＹ方向における寸法差に応じた凹状の段差が設けられており、第１の筒状体１０ａは第２の筒状体１０ｂ、１０ｃに比べＹ方向における幅寸法が短くなっている。

スライダ１２の第２の筒状体１０ｂ、１０ｃと相対する箇所にはガイドブロック１５が設けられ、一対のガイド１１と係合してＸ方向に摺動自在となっている。スライダ１２の第１の筒状体１０ａと相対する箇所には、スペーサ１６を介して可動子１３が設けられ、固定子１４と所定の距離（ギャップ）をおいて対向している。可動子１３のスライダ１２と対向する側には、可動子１３とスライダ１２の間に形成された空隙部ａに突出する放熱フィン１７がＸ方向に沿って設けられている。ビーム１０の先端部には、可動子１３とスライダ１２の間に形成された空隙部ａにＸ方向の空気流を形成するファン１８が設けられている。

直動機構を構成するリニアモータの可動子１３側に内蔵されたコイルに電気を流して磁束を発生させると、固定子１４に配列された永久磁石との間で作用する引斥力により可動子１３に推進力が発生し、スライダ１２がＸ方向に移動する。可動子１３には電流により発熱が生じるが、空隙部ａに存在する空気層による断熱効果と、セラミックやフェノール樹脂等の熱伝導率の小さい断熱性素材で形成されるスペーサ１６による断熱効果によりスライダ１２側に伝達しにくくなっている。また、スライダ１２が移動する際には、空隙部ａが通気孔の役割を果たすため、電流により可動子１３に発生した熱が放熱フィン１７から発散される。なお、スライダ１２の停止中には、可動子１３の発熱が放熱フィン１７の周囲に滞留してしまうので、ファン１８の駆動により空隙部ａにＸ方向の空気流を強制的に形成して放熱を促す。

これにより、スライダ１２やガイド１１の熱変形に起因するスライダ１２のスムーズな移動の阻害を防止し、位置決め精度の向上とガイド１１の耐久性の向上を図ることができる。さらに、可動子１３と固定子１４の間には磁力による強力な吸引力が作用するが、ビーム１０を構成する３つの筒状体１０ａ、１０ｂ、１０ｃの対向する側面で形成される２つの接合部１９がリブの役割を果たし、可動子１３と固定子１４の間のギャップの変位や一対のガイド１１の変形を極小化し、可動子１３と固定子１４の間に作用する吸引力に起因するスライダ１２のスムーズな移動の阻害と位置決め精度の悪化を防止している。なお、空気流形成手段であるファン１８は、放熱フィン１７に近接している程より強力な空気流を形成することができるので、スライダ１２に一体的に設け、スライダ１２の位置に関わらず常に放熱フィン１７に近接した状態に維持することで高い放熱効果が期待できる。

第１の直動装置５についても、以上説明した第２の直動装置６と同様の構成となっており、Ｙ方向に延在するビーム（第２のビーム）２５と、ビーム２５のＸ方向における側部にＹ方向に延在して設けられた一対のガイド２６と、一対のガイド２６にＹ方向に移動可能に設けられたスライダ２７を備え、直動機構としてリニアモータ（駆動装置）を備えている。スライダ２７のガイド２６と対向する側には一対のガイド１１と係合するガイドブロック２８が設けられ、スライダ２７はリニアモータの駆動によりＹ方向に摺動自在となっている。第２の直動装置６は、その一端がスライダ２７に片持ち支持された状態で装着されている。

図３において、スライダ１２の上部はビーム１０の上方を通って反対側方に突出する上部アーム１２ａとなっており、ビーム１０の上方となる箇所に実装ヘッド７の動作制御を行う制御基板２０が設けられている。制御基板２０は、電子部品実装装置１全体の動作制御を行う図示しない主制御部や電源と接続されており、その接続ケーブルがビーム１０を挟んでスライダ１２の反対側方に配線されている。図４において、ビーム１０のＹ方向における側方には、接続ケーブル２１の配線経路を形成する配線ボックス２２が設けられている。

配線ボックス２２は長尺の筒状体であり、その一端はスライダ１２の上部アーム１２ａの突出部に固定され、他端は下部ブラケット２３に固定されている。下部ブラケット２３は、ビーム１０の下部から側方にＸ方向に延在して設けられ、配線ボックス２２の他端は、ビーム１０が第１の直動装置５に支持される一端側に向けて開口するように固定されている。制御基板２０に接続された配線ケーブル２１は、ビーム１０の一端側に導かれ、第２の直動装置５を経由して主制御部と接続される。配線ボックス２２は可撓性を備えており、スライダ１２のＸ方向への移動に伴って移動する一端と下部ブラケット２３に固定された他端の間に形成される接続ケーブル２１の配線経路を容易に変更できるようになっている。

このように、第２の直動装置６では、比較的重量が嵩む制御基板２０、実装ヘッド７、接続ケーブル２１の配線経路の重量バランスを考慮してビーム１０の所定の位置に配設することで、ビーム１０に作用する重量バランスを整えている。具体的には、制御基板２０をビーム１０の上方に配置し、この制御基板２０を挟むようにしてビーム１０の両側に実装ヘッド７と接続ケーブル２１とを配置することで、ビームに作用する重量バランスを整えている。特に重量バランスの中心をビーム１０の断面中心に近づけることで、スライダ２７をガイド２６に係合させるガイドブロック２８にかかる荷重が略均一になるので、ガイド２６とガイドブロックとの間に生じる摩擦力のむらをなくしスライダ２７のスムーズな移動を実現するとともに偏磨耗を防止し、耐久性の向上を図ることができる。また、ビーム１０の捻れ等の変形が抑制されるので、スライダ１２のスムーズな移動の阻害と位置決め精度の悪化を防止することができる。なお、制御基板２０は、ビーム１０の下方に配設することも可能であり、そのＹ方向における位置を実装ヘッド７および接続ケーブル２１の配線経路の重量バランスを考慮して変位させてもよい。

図２、図３および図４において、スライダ１２のガイドブロック１５が設けられた側にはカメラ３０が設けられている。カメラ３０は、基板８の位置認識や基板８における電子部品の実装位置の認識を行うためにその画像を撮像する撮像装置であり、スライダ１２と一体的に移動し、基板８に設けられた位置認識用マークあるいは実装位置（図示せず）を撮像する。カメラ３０が位置認識用マークを撮像することで、スライダ１２に装着された実装ヘッド７の各ノズル９と基板８との位置関係が把握され、これに基づいて電子部品の実装が行われる。

カメラ３０は、ミラー等を用いて光軸を９０度変換するＬ型カメラであり、図３に示すように、ノズル９による電子部品の吸着および実装動作を妨げることがないようにビーム１０とスライダ１２との間において実装ヘッド７に隣接して配置され、実装ヘッド７とビーム１０のＹ方向における幅Ｗ１の外側にはみ出さないようにされている。また、図４に示すように、実装ヘッド７にＸ方向に配列された複数のノズル９の略中央に配置され、実装ヘッドのＸ方向における幅Ｗ２の外側にはみ出さないようにされている。なお、本第１実施形態の実装ヘッド７には、Ｘ方向に４列、Ｙ方向に２列の計８個のノズル９が設けられている。

図５において、実装ヘッド７に設けられた全てのノズル９を用いて電子部品の実装を行うため、全てのノズル９が基板８全面の上方を移動できるように実装ヘッド７の移動領域Ｒを設定している。このうち、実装ヘッド７のＸ方向における移動領域Ｒは、移動端において全てのノズル９が基板８のＸ方向における両端の位置８ａ、８ｂより外側に位置するように設定されている。カメラ３０はＸ方向に４列に配列されたノズル９の略中央に配置されているので、移動領域Ｒ内での実装ヘッド７の移動に伴って基板８のＸ方向における両端の位置８ａ、８ｂより外側まで移動することができ、基板８全面を撮像領域とすることができる。そのため、スライダ１２は、実装ヘッド７の移動領域Ｒを確保するのに必要な距離だけＸ方向に移動できればよいので、第２の直動装置６は、実装ヘッド７のＸ方向における移動領域Ｒを確保できるだけの移動軸の長さがあればよいことになる。すなわち、第２の直動装置６のビーム２５は、実装ヘッド７のＸ方向における移動領域Ｒを確保できるだけの長さを有していればよい。

このように、カメラ３０の配置の適正化が図られることにより、第２の直動装置６の移動軸長さを設定するにあたり、カメラ３０の撮像領域を考慮してスライダ１２の移動距離を確保する必要がないので、第２の直動装置６の移動軸長さを抑えることができる。第２の直動装置６の移動軸長さを抑えることで、第２の直動装置６の移動軸長さと第１の直動装置５の幅（Ｘ方向における幅）とを加えた値で決定される電子部品実装装置１の設備幅（Ｘ方向における幅）を抑制することができるので、基板８の搬送方向における電子部品実装装置の設備幅Ｌの短縮化が実現でき、面積生産性の向上を図ることができる。

また、本第１実施形態の電子部品実装装置１のように、１つの第１の直動装置５に２つの平行する第２の直動装置６を設け、それぞれに実装ヘッド７やカメラ３０を備えている場合には、カメラ３０が実装ヘッド７とビーム１０のＹ方向における合計幅の外側にはみ出さない位置に配置されることで、カメラ３０同士の干渉がなく、両実装ヘッド７がより近接した位置まで移動して同時に作業を行うことが可能となるので、生産効率の向上を図ることができる。

また、カメラ３０がスライダ１２を介して実装ヘッド７に隣接するような配置構成が採用されていることにより、Ｙ方向における個々の第２の直動装置６の移動領域を必要最小限に抑えることができ、第１の直動装置５におけるＹ方向の長さ、すなわち移動軸長さを抑えて、第１の直動装置５の小型化を図ることができる。

このように、第１の直動装置５及び第２の直動装置６のそれぞれの移動軸長さを抑えることで直交ロボット自体を小型化することが可能となり、面積生産性が向上するとともに直交ロボットの交換が容易になる。なお、カメラ３０は、実装ヘッド７ではなくスライダ１２に設けられており、実装ヘッド７の交換に伴ってスライダ１２から離脱することがないので、交換後の実装ヘッド７との間で位置キャリブレーションを行えばスライダ１２との間での位置キャリブレーションが不要となる。

本第１実施形態においては、スライダ１２を移動させる直動機構としてリニアモータを用いているが、リニアモータの代わりに送りねじ機構を用い、固定部として機能する固定子を送りねじ駆動部に置換し、可動部として機能する可動子を送りねじと螺合するナットに置換することも可能である。この場合、ビーム１０を構成する断面矩形の筒状体１０ａ、１０ｂ、１０ｃの接合部１９がリブの役割を果たし、送りねじ駆動部の取り付け剛性が向上するので、送りねじの回転軸のずれが抑制され、ナットのスムーズな移動が阻害されず、スライダ１２の位置決め精度の低下を防止することができる。また、スライダ１２には、実装ヘッド７の他にカメラ等の撮像装置やペースト塗布装置等を装着することも可能であり、何れの装置を装着した場合であっても位置決め精度を悪化させることなく、品質の向上を期待することができる。

また、本第１実施形態においては、２台の第２の直動装置６が備えられ、互いに備えられるカメラ３０同士の干渉が防止される構成について説明したが、このような場合に代えて、１台の第２の直動装置６が備えられるような装置構成であっても、本第１実施形態の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる移動装置の一例である直動装置を備える電子部品実装装置について説明する。本第２実施形態の電子部品実装装置が備える第２の直動装置５６の断面図を図６に示し、その側面図を図７に示す。なお、本第２実施形態の電子部品実装装置においては、スライダに固定されるカメラ（撮像装置）の構成が、上記第１実施形態とは異なっており、以下この異なる点についてのみ説明するものとする。なお、本第２実施形態の直動装置において、上記第１実施形態と直動装置と同じ構成部材には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図６及び図７に示すように、第２の直動装置５６によりＸ方向に移動可能に支持されているスライダ１２には、実装ヘッド７が固定されている側面と反対側の側面にカメラ８０が固定されており、スライダ１２とともに一体的に移動することが可能となっている。

また、上記第１実施形態の説明においてはその図示を省略したが、第２の直動装置５６のＹ方向の移動を行う第１の直動装置５５には、リニアモータを構成する可動子４３及び固定子４４と、可動子４３の発熱を放熱する放熱フィン４７と、スペーサ４６が備えられている。

ここで、本第２実施形態のカメラ８０の模式側面図を図８Ａに示し、光照射部の模式平面配置図を図８Ｂに示す。また、本第２実施形態のカメラ８０の比較対象とするために、従来の電子部品実装装置にて用いられているカメラ２８０の模式側面図を図９Ａに示し、その光照射部の模式平面配置図を図９Ｂに示す。

まず、比較対象である従来のカメラ２８０の構成について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、従来のカメラ２８０は、撮像対象に対して鉛直方向からの光を照射する同軸照明光源部２８１と、撮像対象に対して傾斜された方向からの光を照射する上段照明光源部２８２、中段照明光源部２８３、及び下段照明光源部２８４とを備えている。

同軸照明光源部２８１は、指向性を有する光を水平方向に照射し、カメラ２８０の光軸Ｑ上に配置されたミラー２８５により鉛直下方向きに反射して、指向性を有する光を対象物（基板上の位置認識用マークなど）に照射する。また、上段照明光源部２８２、中段照明光源部２８３、及び下段照明光源部２８４は、それぞれの照明光源部から照射される光の角度（照射角）が互いに異なるように、それぞれ高さ方向の位置を異ならせて配置されている。それぞれの照明光源部２８２、２８３、２８４には、複数のＬＥＤ２８２ａ、２８３ａ、２８４ａが用いられている。また、それぞれの照明光源部が互いに干渉することがないように、それぞれのＬＥＤ２８２ａ、２８３ａ、２８４ａは、その平面位置を異ならせて、光軸周りに環状に配置されている。なお、照射角は、各個別光源部を構成する複数のＬＥＤから照射される照明光の平均的な照射角を意味している。

このような従来のカメラ２８０では、３つの照明光源部の高さを異ならすような構成が採用されているため、その高さ方向における小型化を図ることが困難である。また、光軸を中心として環状のＬＥＤの配置が採用され、かつ３つの３つの照明光源部の高さが異なっているため、カメラ２８０の平面寸法の小型化を図ることが困難である。

次に、本第２実施形態のカメラ８０の構成について、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、カメラ８０は、鉛直方向に配置された光軸Ｑに沿って指向性を有する同軸光を照射する同軸照明ユニット１１０と、撮像対象に対して傾斜された光を照射する平面照明ユニット１２０と、光軸Ｑに沿って撮像対象の画像を入射させて取得する撮像ユニット１３０とを備えている。

撮像ユニット１３０は、光軸Ｑ上に配置されたレンズ１３１を通して光軸Ｑ沿いに入射された画像が、プリズム１３２により水平方向に向きが変えられて、レンズ１３３を通して受光素子１３４に結像されるように構成されている。

同軸照明ユニット１１０は、水平方向に向けて光を照射するように配置された複数のＬＥＤ１１１と、水平方向に出射された光を光軸Ｑ沿いに反射するハーフミラー１１２とを備えている。平面照明ユニット１２０は、光軸Ｑに対して傾斜角θ１にて光を照射する第１照明光源部１２１、傾斜角θ２にて光を照射する第２照明光源部１２２、傾斜角θ３にて光を照射する第３照明光源部１２３の３種類の照明光源部（光照射部の一例）を備えている。なお、それぞれの傾斜角（照射角度）は、θ１＜θ２＜θ３の関係を有している。

第１照明光源部１２１は、例えば赤色の拡散光を発光する複数のＬＥＤ１２１ａを配列して備えており、同様に、第２照明光源部１２２は、赤色の拡散光を発光する複数のＬＥＤ１２２ａを配列して備えている。また、第３照明光源部１２３は、例えば白色の拡散光を発光するＬＥＤ１２３ａを配列して備えている。図８Ｂにおいては、それぞれのＬＥＤの種類を視覚的に区別できるように、ＬＥＤ１２１ａ、１２２ａ、１２３ａに互いに異なる模様を付している。なお、これらの個別の照明光源部に用いられるＬＥＤの種類は、撮像対象・目的に応じて適宜選択される。

また、図８Ｂに示すように、第１照明光源部１２１は、光軸Ｑに最も近い位置に例えば大略方形環状に配置されており、第２照明光源部１２２は、第１照明光源部１２１の外側を取り囲むように大略環状配置されている。そして第３照明光源部１２３は、第２照明光源部１２２の外側であって光軸Ｑを中心点とする長方形状の矩形領域（図８Ｂにて点線枠で示す領域）９０における４つの対角位置に配置されている。なお、この矩形領域９０は、Ｘ方向の辺よりもＹ方向の辺が短くなるように設定されている。これらの個別照明光源部の配置は、光軸Ｑに関してできるだけ点対称に近い配置となることが望ましい。また、図８Ａに示すように、それぞれの照明光源部１２１、１２２、１２３は、同一水平面上に配置されている。具体的には、単一の平板の照明基板１２９上に各照明光源部を配置した構成が採用されている。

このような構成の平面照明ユニット１２０においては、照明光をそれぞれ異なる照射角θ１、θ２、及びθ３で基板の表面に対して照射する複数の個別光源部である第１照明光源部１２１、第２照明光源部１２２、及び第３照明光源部１２３が、予め記憶された照明データにしたがって制御されることにより、撮像対象物に対して適切な光を照射することができる。例えば、撮像対象物の表面性状特性に応じて照射する光を使い分ける。すなわち、全反射するものには同軸に近い照明光を用い、乱反射するものには外側から角度をつけた照明光を用いる。また、撮像データの認識の種類、認識の目的に応じた最良の照明状態が実現されるよう、各個別照明光源部のオン／オフや照明強度を組み合わせた照明パターンが設定され、この設定に基づいて平面照明ユニット１２０が制御される。

このような本第２実施形態のカメラ８０を用いることで、以下のような種々の効果を得ることができる。

まず、第３照明光源部１２３が、光軸Ｑを中心点とする矩形領域９０における４つの対角位置に配置された形態とされていることにより、撮像対象である基板に照射される照明光の点対称性は若干損なわれるものの、この第３照明光源部１２３が光軸Ｑから最も離れて配置され、その照明距離が長くなっていることから、撮像において問題が生じない程度に略均一な照明光分布を得ることができる。また、このような照明光源部の平面配置を採用することにより、平面照明ユニット１２０の平面サイズを極力小さくして、平面的にカメラ８０のコンパクト化を図ることができる。例えば、図８Ｂに示すように、図９Ｂの従来のカメラ２８０における照明サイズ２９０と、本第２実施形態のカメラ８０の照明サイズ（矩形領域）９０とを比べると、Ｙ方向においてカメラ９０の平面照明ユニット１２０の方がコンパクト化されていることが判る。

また、平面照明ユニット１２０は、単一の平板状の照明基板１２９上に各照明光源部１２１、１２２、１２３を配置した構成となっていることから、平面照明ユニット１２０の厚みＴ１を極力薄く構成することができる。従来のカメラ２８０の照明ユニットように３種類の個別照明光源部を上下方向に３段に配置した構成では、照明ユニットの厚みは３つの照明光源部の厚みがそれぞれ加算された厚みＴ２となることから、照明ユニットの高さ寸法のコンパクト化が阻害される。これに対して、本第２実施形態の平面照明ユニット１２０では、その高さ寸法のコンパクト化を実現することができる。このように高さ寸法のコンパクト化が図れることにより、例えば、カメラ８０をビーム１０の直下に配置させるような構成を実現することもできる。

したがって、電子部品が実装される基板の小型化・高実装密度化に対応して実装設備の小型化が進展している現況において、実装ヘッドの高さ方向の寸法と平面占有寸法のコンパクト化の要請に対応することが可能となる。

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。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明によれば、撮像装置が実装ヘッドの一方向における延長内に収まる位置に配置されているので、直動装置の一方向における延長を抑えることが可能となり、直動装置を直交させた直交ロボットの小型化が実現できるという利点を有し、電子部品の実装分野において有用である。

２００６年１１月６日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００６−２９９９２９号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (5)

1. 電子部品を保持して基板に実装する実装ヘッドの移動を行う移動装置において、
   第１方向に延在する第１のビームと、
   上記第１方向に移動可能に、上記第１のビームの一側面に設けられたスライダと、
   上記第１方向沿いの上記スライダの移動を駆動する第１の駆動装置と、
   電子部品を保持する上記第１方向に配列された複数のノズルを有し、かつ上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダの上記第１のビームと反対側の面に固定された実装ヘッドと、
   上記スライダと一体的に移動可能に上記スライダの上記第１のビーム側の面に固定され、上記基板における上記電子部品の実装位置の画像を撮像する撮像装置と、
   上記第１方向と直交する第２方向に上記第１のビームを移動可能に、支持する第２のビームと、
   上記第２方向沿いの上記第１のビームの移動を駆動する第２の駆動装置とを備え、
   上記撮像装置が、上記第１方向における上記ノズルの配列の幅内に収まる位置に配置されるとともに、上記第２方向における上記実装ヘッドと上記第１のビームとの幅内に収まる位置に配置されている、移動装置。
2. 上記実装ヘッド、撮像装置、スライダ、第１のビーム、及び第１の駆動装置が複数組設けられ、上記第２のビームが上記複数の第１のビームをそれぞれ独立して移動可能に支持する、請求項１に記載の移動装置。
3. 上記撮像装置は、上記基板の上記電子部品の実装位置に対して、第１照射角度で光を照射する複数の第１光照射部と、上記第１照射角度とは異なる第２照射角度で光を照射する複数の第２光照射部とを備え、
   上記撮像装置の下部において、上記複数の第１光照射部と上記複数の第２光照射部とが、上記基板の表面沿いの同一平面上に配置されている、請求項１に記載の移動装置。
4. 上記複数の第１光照射部と第２光照射部との上記同一平面上における配置領域は、その上記第１方向における幅よりも第２方向における幅が短くなるように設定されている、請求項３に記載の移動装置。
5. 作業面沿いに上記基板が保持される基板保持装置と、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の移動装置とを備え、
   上記第１方向が上記作業面沿いに配置され、上記作業面と平行に移動する上記実装ヘッドにより、上記基板保持装置により保持された上記基板に対する上記電子部品の実装が行われる、電子部品実装装置。

Images