JP6219838B2 - 部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、基板に部品を装着する部品実装機に関し、より詳細には、基板に設けられた撮像対象部を撮像するカメラ装置を備えた部品実装機に関する。

多数の部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷機、部品実装機、基板検査機、リフロー機などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築することが一般的になっている。このうち部品実装機では、まず、基板搬送装置により、基板を搬送経路に沿って搬入し、部品実装位置に位置決め固定する。次に、基板認識用カメラにより、基板の位置基準を示すフィデューシャルマークを撮像して、基板の実際の位置を確認する。三番目に、部品移載装置により、部品供給装置から部品を吸着して基板へ装着する。所定種類の所定数の部品の装着が終了すると、基板搬送装置により、基板を搬出する。これで、部品実装の１サイクルが終了し、次の基板の搬入に移る。基板の搬入から部品の装着を経て基板の搬出までに要する時間を実装サイクルタイムと称する。

この種の部品実装機の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の電子部品装着装置は、部品供給装置と、移動可能な一対のビームと、各ビームに沿って移動する装着ヘッドと、装着ヘッドに設けられた基板認識カメラとを備えている。基板認識カメラは、位置決めされた回路基板に付された位置確認用の認識マーク（フィデューシャルマーク）を撮像するものである。この装置では、基板を搬入した後に、まず、装着ヘッド（部品実装ヘッド）を移動させて基板認識カメラを認識マークの真上に配置し、認識マークを撮像して基板の位置を確認する。次に、装着ヘッドを部品供給装置と基板との間で往復移動させて、ヘッド先端に設けられた装着ノズルにより部品の吸着および装着を繰り返す。

また、本願出願人は、検査装置を備えた電子部品実装機を特許文献２に開示している。特許文献２の装置は、一般的な部品実装機の構成に加えて、プリント基板全体を視野に収めることが可能なカメラ手段を備えている。カメラ手段は、基板認識用カメラ（マークカメラ）とは別に、例えば実装機の天井に固設されており、部品実装後に検査用の画像を撮像するものである。そして、部品移載装置が部品供給装置に電子部品を取りに行く動作によってカメラ手段の視野から外れ、基板全体を撮像できるように構成されている。

特開２０１０−２２５７０４号公報 特開２００６−３１９３３２号公報

ところで、特許文献１を始めとする従来の電子部品装着装置では、部品実装ヘッドに設けられた基板認識用カメラおよび装着ノズルは、パラレルには動作できない。したがって、基板認識用カメラがフィデューシャルマークを撮像した後でないと、装着ノズルは部品の吸着および装着を開始できない。ここで、フィデューシャルマークは、基板上の座標系と、部品移載装置側の座標系とを整合させて、基板の位置決め誤差の影響をキャンセルするために用いられる。また、基板が搬送経路に対して平行でなく傾いて位置決めされる場合を考慮してフィデューシャルマークは複数個設けられるのが一般的である。基板認識用カメラは移動して複数個のフィデューシャルマークを個別に撮像し、撮像所要時間は実装サイクルタイムの１０％程度を占める場合もあり、基板の生産効率の向上を阻害していた。

また、特許文献２の電子部品実装機は、基板認識用カメラとは別に検査用のカメラ手段を備えており、通常は別体とされる検査装置が不要になる点は大きなメリットである。しかしながら、カメラの重複により電子部品実装機のコストは増加する。加えて、部品移載装置の動作がカメラ手段の視野を遮る場合があり、撮像タイミングを適正に制御する必要が生じる。また、プリント基板全体を視野に収めるカメラ手段は、従来の基板認識用カメラよりも視野が広いので、分解能などの面で従来よりも高い性能が必要になる。したがって、カメラ手段を基板認識用や検査以外の多様な用途にも適用すると、動作品質を向上でき、コストパフォーマンスを向上できる。

動作品質を向上する一例として、基板の搬入および位置決めにカメラ装置を適用することが考えられる。従来、基板の搬入においては、搬送経路上の特定位置に基板通過センサを設けて基板の先端または後端の通過をセンシングし、その後に部品実装位置までの所定の移動距離を固定的に制御している。しかしながら、センサの検出度合いやセンシング後の搬送状態のばらつきなどにより、部品実装位置に誤差が生じたり、位置決めに手間取ったりするおそれが皆無でない。この場合に、カメラで基板の先端位置または後端位置を撮像してリアルタイムでフィードバックしてやれば、搬入および位置決めを臨機応変に制御できる。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、従来よりも基板の生産効率を向上でき、カメラ装置を多様な用途に適用して動作品質を向上し、かつコストパフォーマンスを向上できる部品実装機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る部品実装機の発明は、基板を搬送経路に沿って搬入し部品実装位置に位置決めし搬送経路に沿って搬出する基板搬送装置と、複数種類の部品を供給ポイントに供給する部品供給装置と、前記部品供給装置の前記供給ポイントから前記部品を採取して位置決めされた基板上の実装ポイントに装着する部品実装ヘッドおよび前記部品実装ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を機台に備えた部品実装機であって、前記部品実装ヘッドの移動に連動せず、前記基板を上方から複数枚の画像で撮像可能なカメラ装置と、前記部品実装ヘッドが移動して前記カメラ装置の撮像視野を遮るタイミングを避けて、前記基板に設けられた撮像対象部を前記カメラ装置に撮像させる撮像制御装置と、をさらに備え、前記カメラ装置は、カメラ駆動機構によってカメラ本体部が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向の少なくとも一方向に移動可能とされた可動カメラ装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記カメラ駆動機構は、前記ヘッド駆動機構から独立して制御され、前記カメラ本体部は、前記基板および前記供給ポイントの上方を含んで移動可能である。
請求項３に係る発明は、基板を搬送経路に沿って搬入し部品実装位置に位置決めし搬送経路に沿って搬出する基板搬送装置と、複数種類の部品を供給ポイントに供給する部品供給装置と、前記部品供給装置の前記供給ポイントから前記部品を採取して位置決めされた基板上の実装ポイントに装着する部品実装ヘッドおよび前記部品実装ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を機台に備えた部品実装機であって、前記部品実装ヘッドの移動に連動せず、前記基板を上方から複数枚の画像で撮像可能なカメラ装置と、前記部品実装ヘッドが移動して前記カメラ装置の撮像視野を遮るタイミングを避けて、前記基板に設けられた撮像対象部を前記カメラ装置に撮像させる撮像制御装置と、をさらに備え、前記カメラ装置は、前記機台に固設され、前記基板の全体像を前記複数枚の画像に分割して撮像可能な複数台の固定カメラ装置である。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板の位置の基準となるフィデューシャルマーク、前記基板への前記部品の装着作業の省略を指示するスキップマーク、および多面取り用基板の複数のブロック基板にそれぞれ設けられて位置の基準となる複数のブロックマークの少なくともひとつを含む。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板搬送装置により搬入および位置決めされるときの前記基板の先端位置および後端位置の少なくとも一方を含む。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板に装着された前記部品の位置および姿勢の少なくとも一方を含む。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、構造物の熱による変形および経年使用による変形の少なくとも一方を監視する目的で前記構造物に設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる。

請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、前記部品供給装置の配置状況および前記供給ポイントの位置の少なくとも一方を監視する目的で前記供給ポイントの近傍に設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる。

請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、離隔平行配置されて前記基板搬送装置を構成する一対のコンベアレールの間の幅寸法を監視する目的で前記コンベアレールにそれぞれ設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる。

本発明の請求項１に係る部品実装機の発明では、部品実装ヘッドの移動に連動せず、基板を上方から複数枚の画像で撮像可能なカメラ装置と、部品実装ヘッドが移動してカメラ装置の撮像視野を遮るタイミングを避けて、基板に設けられた撮像対象部をカメラ装置に撮像させる撮像制御装置とを備え、カメラ装置は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも一方向に移動可能な可動カメラ装置とされている。これにより、部品実装ヘッドの移動と可動カメラ装置の撮像とを独立してパラレル動作させることができ、かつ部品実装ヘッドの移動が可動カメラ装置の撮像に干渉しないように制御できる。これに対して、従来技術では、基板認識用カメラおよび吸着ノズルを有する部品実装ヘッドを移動させてまず基板を撮像し、次に部品の吸着および装着を行うシリーズ動作となっていた。したがって、本発明は、従来技術と比較してパラレル動作分だけ実装サイクルタイムを短縮でき、基板の生産効率を向上できる。

請求項２に係る発明では、可動カメラ装置は、移動しての複数回の撮像動作で基板の全体像が撮像可能になっている。したがって、基板上の任意の位置に設けられた撮像対象部を撮像でき、複数の用途に適用することができて、コストパフォーマンスを向上できる。さらには、基板の周囲を撮像視野に収めて撮像することもできるので、多様な用途に適用することができ、動作品質を向上して、コストパフォーマンスを一層向上できる。
請求項３に係る発明では、複数台の固定カメラ装置は、基板の全体像を複数枚の画像に分割して撮像可能となっている。したがって、基板上の任意の位置に設けられた撮像対象部を撮像でき、複数の用途に適用することができて、コストパフォーマンスを向上できる。

請求項４に係る発明では、撮像対象部は、フィデューシャルマーク、スキップマーク、および複数のブロックマークの少なくともひとつを含んでいる。したがって、部品実装ヘッドに設けられていた従来の基板認識用カメラを無くすことができ、カメラの重複を避けてコストパフォーマンスを向上できる。

請求項５に係る発明では、撮像対象部は、基板搬送装置により搬入および位置決めされるときの基板の先端位置および後端位置の少なくとも一方を含んでいる。これにより、基板を搬入および位置決めするときに、複数回の撮像を行って基板の現在位置をリアルタイムでフィードバックすることができる。したがって、搬送経路上の特定位置に基板通過センサを設けた従来技術と比較して、位置制御精度が向上する。また、基板通過センサを無くして、コストパフォーマンスを向上できる。

請求項６に係る発明では、撮像対象部は、基板に装着された部品の位置および姿勢の少なくとも一方を含んでいる。これにより、装着された部品の検査機能を有して、コストパフォーマンスを向上できる。全ての部品を撮像対象部とすれば、後段の検査機を不要にできる。特定部品のみを撮像対象部とすれば、後段の検査機と検査作業を分担して、生産効率の向上に寄与できる。また、後段の検査機では検査できない部品もあり、部品実装機内で部品を装着した後に撮像して検査することにより、部品実装の動作品質を向上して基板の製品品質を向上できる。

請求項７に係る発明では、撮像制御装置は、構造物に設けられた基準位置マークをカメラ装置に撮像させる。構造物の基準位置マークを撮像してその偏移量を検出することで、構造物の熱や経年使用による変形を監視して、動作品質を向上できる。これにより、カメラ装置を基板内外の多様な用途に適用して、コストパフォーマンスを一層向上できる。

請求項８に係る発明では、撮像制御装置は、部品供給装置の供給ポイントの近傍に設けられた基準位置マークをカメラ装置に撮像させる。供給ポイントの近傍の基準位置マークを撮像することで、部品供給装置が配置されているか否か、その位置や姿勢は適正であるか否か、供給ポイントが変位していないかなどを監視して、動作品質を向上できる。これにより、カメラ装置を基板内外の多様な用途に適用して、コストパフォーマンスを一層向上できる。

請求項９に係る発明では、撮像制御装置は、離隔平行配置されて基板搬送装置を構成する一対のコンベアレールにそれぞれ設けられた基準位置マークをカメラ装置に撮像させる。コンベアレールの基準位置マークを撮像することで、コンベアレールの間の幅寸法が適正に保たれているか否かを監視して、動作品質を向上できる。これにより、カメラ装置を基板内外の多様な用途に適用して、コストパフォーマンスを一層向上できる。

第１実施形態の部品実装機の全体構成を示した斜視図である。 第１実施形態の部品実装機の中央部分を示した斜視図である。 第１および第２実施形態で、カメラ装置が撮像する撮像対象部の一覧表である。 第２実施形態の部品実装機の可動カメラ装置を示した斜視図である。 第３実施形態の部品実装機の２台の固定カメラ装置を示した斜視図である。

本発明の第１実施形態の部品実装機１について、図１〜図３を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の部品実装機１の全体構成を示した斜視図である。図１には共通ベース９０上に並設された２台の部品実装機１が示されており、以降では１台分について説明する。部品実装機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、部品カメラ５、図には見えていない大視野固定カメラ装置６、および図略の制御コンピュータなどが機台９１に組み付けられて構成されている（符号は右手前側の部品実装機１のみに付してある）。図１の右上のＸＹＺ座標軸に示されるように、部品実装機１の水平幅方向（図１の紙面左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品実装機１の水平長手方向（図１の紙面右上から左下に向かう方向）をＹ軸方向、鉛直高さ方向をＺ軸方向とする。

基板搬送装置２は、部品実装機１の長手方向の中間辺りに設けられている。基板搬送装置２は、第１搬送装置２１および第２搬送装置２２が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの装置であり、２枚の基板Ｋ１、Ｋ２を並行操作してＸ軸方向に搬入し位置決めし搬出する。第１および第２搬送装置２１、２２はそれぞれ、機台９１上に離隔してＸ軸方向に平行に並設された一対のコンベアレール（２１１と２１２、２２１と２２２）を有している。各コンベアレール２１１、２１２，２２１、２２２は、搬送経路を形成しており、コンベアベルト（図示省略）が輪転可能に装架されている。コンベアベルトは、輪転することにより、載置された基板Ｋ１、Ｋ２を搬送する。また、第１および第２搬送装置２１、２２はそれぞれ、部品実装位置まで搬送された基板Ｋ１、Ｋ２を機台９１側から押し上げて位置決めするクランプ装置（図示省略）を有している。

それぞれの対になったコンベアレール（２１１と２１２、２２１と２２２）の間の幅寸法（間隙寸法）は、基板Ｋ１、Ｋ２の幅寸法に合わせて調整されるようになっている。幅寸法（間隙寸法）を監視する目的で、コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２のそれぞれに基準位置マーク（図示省略）が設けられている。この基準位置マークは、後述する大視野固定カメラ装置６の撮像対象部になっている。

部品供給装置３は、フィーダ方式の装置であり、部品実装機１の長手方向の前部（図１の左前側）に設けられている。部品供給装置３は、機台９１上に複数のカセット式フィーダ３１がＸ軸方向に並設されて構成されている。各カセット式フィーダ３１は、機台９１に離脱可能に取り付けられた本体３２と、本体３２の後部（部品実装機１の前側）に回転可能かつ着脱可能に装着された供給リール３３と、本体３２の先端（部品実装機１の中央寄り）に設けられた部品供給部３４とを備えている。供給リール３３は部品を供給する媒体であり、多数の部品を一定の間隔で保持したキャリアテープ（図示省略）が巻回されている。このキャリアテープの先端が部品供給部３４まで引き出され、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。

また、部品供給部３４の幅方向中央の先端寄り付近が部品を供給する供給ポイントになる。カセット式フィーダ３１の配置状況および供給ポイントの位置を監視する目的で、部品供給部３４の供給ポイントの近傍に基準位置マーク（図示省略）が設けられている。この基準位置マークは、第２実施形態で説明する移動カメラ装置６Ａの撮像対象部になっている。

部品移載装置４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置であり、部品実装機１の長手方向の後部（図１の右奥側）から前部の部品供給装置３の上方にかけて配設されている。部品移載装置４は、ヘッド駆動機構４１（図１では大部分を省略）、部品実装ヘッド４５などにより構成されている。ヘッド駆動機構４１は、部品実装ヘッド４５をＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。

部品実装ヘッド４５の下方には、ノズルホルダ４６が設けられている。ノズルホルダ４６は、負圧を利用して部品を吸着および装着する吸着ノズルを複数個下向きに保持している。部品実装ヘッド４５は、Ｚ軸の回りにノズルホルダ４６を回転駆動するＲ軸回転駆動機構（図示省略）、選択した吸着ノズルをＺ軸方向に昇降駆動するＺ軸方向駆動機構（図示省略）、および選択した吸着ノズルをＺ軸の回りに回転駆動するθ軸回転駆動機構（図示省略）を有している。部品実装ヘッド４５に、従来の基板認識用カメラは設けられていない。

部品カメラ５は、部品移載装置４の吸着ノズルが部品を吸着したときの状態を撮像する装置であり、部品供給装置３の部品供給部３４付近の機台９１上に配設されている。図略の制御コンピュータは、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、部品カメラ５、および大視野固定カメラ装置６と通信ケーブルによって接続されている。制御コンピュータは、各装置２〜６から必要な情報を入手して演算や判定などを行い、適宜指令を発して各装置２〜６の動作を制御する。オペレータが制御コンピュータから出力された情報を確認し、さらには必要な操作や設定を行うために、上部のカバー９２の前側上部に表示操作装置９３が配設されている。

図２は、第１実施形態の部品実装機１の中央部分を示した斜視図である。図２には、基板搬送装置２、部品移載装置４、および大視野固定カメラ装置６が示されている。図２に示されるように、部品移載装置４のヘッド駆動機構４１は、２本のＹ軸レール４２１、４２２、Ｙ軸方向駆動機構、Ｙ軸スライダ４３、およびＸ軸方向駆動機構などで構成されている。

２本のＹ軸レール４２１、４２２は、Ｙ軸方向に延在して、概ね同じ高さで離隔平行配置されている。Ｙ軸スライダ４３は、Ｘ軸方向に延在しており、その両端の上部寄りがそれぞれＹ軸レール４２１、４２２に移動可能に装架されている。Ｙ軸スライダ４３の一方の側面には、Ｘ軸方向に延在して上下に離隔平行配置された２本のＸ軸レール４４１、４４２が設けられている。Ｘ軸レール４４１、４４２には、部品実装ヘッド４５が移動可能に装架されている。Ｙ軸レール４２１、４２２に沿ってＹ軸スライダ４３を駆動するために、Ｙ軸方向駆動機構（図示省略）が設けられている。Ｘ軸レール４４１、４４２に沿って部品実装ヘッド４５を駆動するために、Ｘ軸方向駆動機構（図示省略）が設けられている。Ｘ軸方向駆動機構およびＹ軸方向駆動機構として、リニアモータ装置やボールねじ送り機構などを用いることができる。

大視野固定カメラ装置６は、ヘッド駆動機構４１よりも上方位置に、下方を向いて固設されている。大視野固定カメラ装置６は、固定する位置を調整できる取付部材６１を介して固定されており、これに限定されず、例えばカバー９２の下面に直接的に固定されてもよい。大視野固定カメラ装置６は、位置決めされた２枚の基板Ｋ１、Ｋ２の全体像、ならびに各コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２の基準位置マークを撮像視野αに収めている。したがって、これらの全てを１枚の画像で撮像することができる。大視野固定カメラ装置６は、後述する基板Ｋ１、Ｋ２上の撮像対象部および基準位置マークを十分な鮮明度で撮像できるだけの分解能を有している。

大視野固定カメラ装置６の撮像視野α内で、部品実装ヘッド４５およびＹ軸スライダ４３が移動する。部品実装ヘッド４５が部品供給装置３または部品カメラ５に移動しているタイミングでは、大視野固定カメラ装置６は両方の基板Ｋ１、Ｋ２の全体像を同時に撮像することができる。部品実装ヘッド４５がいずれか一方の基板（Ｋ１またはＫ２）に部品を装着しているタイミングでは、撮像視野αの一部が遮られるため、大視野固定カメラ装置６は他方の基板（Ｋ２またはＫ１）の全体像を撮像できる場合と、全く撮像できない場合とが生じる。

このように、部品実装ヘッド４５が移動して撮像視野αを遮るタイミングを避けて、大視野固定カメラ装置６に撮像させるために、制御コンピュータが撮像タイミングを制御する。つまり、制御コンピュータは、本発明の撮像制御装置を兼ねている。

次に、上述のように構成された第１実施形態の部品実装機１の動作、作用、および効果について説明する。図３は、第１および第２実施形態で、カメラ装置６、６Ａが撮像する撮像対象部の一覧表である。一覧表中のＮｏ．１〜４は、第１実施形態の大視野固定カメラ装置６の撮像対象部であり、Ｎｏ．１〜６は、第２実施形態の可動カメラ装置６Ａの撮像対象部である。

一覧表中のＮｏ．１に示されるように、第１実施形態の大視野固定カメラ装置６は、基板搬送装置２が基板Ｋ１、Ｋ２を搬入および位置決めするときに、基板Ｋ１、Ｋ２の先端位置および後端位置の少なくとも一方を撮像する。大視野固定カメラ装置６は、撮像を複数回行うことで、基板Ｋ１、Ｋ２の現在位置をリアルタイムで制御コンピュータにフィードバックすることができる。これにより、制御コンピュータは、基板搬送装置２を高精度に制御して位置精度が向上し、従来技術と比較して基板Ｋ１、Ｋ２を短時間で正確に位置決めできる。なお、基板Ｋ１、Ｋ２の先端位置および後端位置の一方を撮像すれば、位置を検出する目的は達成できる。基板Ｋ１、Ｋ２の先端位置および後端位置の両方を撮像すれば、基板Ｋ１、Ｋ２の長さの確認や、長さ方向の中央位置の正確な把握なども併せて行える。

また、Ｎｏ．２に示されるように、大視野固定カメラ装置６は、基板搬送装置２が基板Ｋ１、Ｋ２を位置決めした直後に、基板Ｋ１、Ｋ２に設けられたマーク類を撮像する。撮像するマーク類としては、基板Ｋ１、Ｋ２の位置の基準となるフィデューシャルマークや、基板Ｋ１、Ｋ２への部品の装着作業の省略を指示するスキップマークを例示できる。基板Ｋ１、Ｋ２が多面取り用基板である場合は、複数のブロック基板にそれぞれ設けられて位置の基準となる複数のブロックマークも撮像対象部となる。なお、上述した以外の目的で基板Ｋ１、Ｋ２に付されたマークやＩＤコードなどの各種コード類も撮像対象部にすることができる。

大視野固定カメラ装置６がマーク類を撮像するときにその撮像視野αを遮らないように、制御コンピュータは、あらかじめ部品実装ヘッド４５を部品供給装置３に移動させる。これにより、大視野固定カメラ装置６によるマーク類の撮像と、部品実装ヘッド４５による部品の吸着および装着とを独立してパラレル動作させることができる。したがって、従来技術と比較して、パラレル動作分だけ実装サイクルタイムを短縮して、基板Ｋ１、Ｋ２の生産効率を向上できる。

さらに、Ｎｏ．３に示されるように、大視野固定カメラ装置６は、部品移載装置４が基板Ｋ１、Ｋ２に部品を装着した後に、装着された部品の位置および姿勢の少なくとも一方を撮像する。この場合、制御コンピュータは、部品実装ヘッド４５が部品の装着を終えて部品供給装置３または他方の基板に移動したタイミングで、大視野固定カメラ装置６に撮像させる。これにより、撮像のために余分な時間を費やさずに済み、実装サイクルタイムが延びない。

Ｎｏ．３において、撮像対象部は全ての部品であってもよいし、特定部品のみに限定してもよい。全ての部品を撮像対象部とすれば、後段の検査機を不要にできる。特定部品のみを撮像対象部とすれば、後段の検査機と検査作業を分担して、生産効率の向上に寄与できる。また、後段の検査機では検査できない部品もある。例えば、ＰｏＰ実装（ Package on Package 実装 ）で上下に積層するうちの下側の部品やシールドケースを被せる部品は、後段の検査機では検査することができない。この場合、本第１実施形態では部品移載装置４が部品を装着した後に、大視野固定カメラ装置６で当該部品を撮像して検査することができる。したがって、部品実装の動作品質を向上して基板の製品品質を向上できる。

また、Ｎｏ．４に示されるように、大視野固定カメラ装置６は、基板Ｋ１、Ｋ２以外の撮像対象部としてコンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２に設けられた基準位置マークを撮像する。これにより、コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２の間の幅寸法が適正に保たれているか否かを監視して、動作品質を向上できる。

コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２に設けられた基準位置マークの撮像は、適宜撮像タイミングを設定して実施でき、生産する基板の種類が切り替わったときに実施すると効果的である。仮に、従来構成の部品実装機で同様の撮像を行うためには、基板認識用カメラを有する部品実装ヘッドを基板外まで大きく駆動して、基準位置マークを１個ずつサーチしながら撮像する動作を繰り返す必要があり、その間は部品の吸着および装着を行えない。したがって、本第１実施形態によれば、コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２の間の幅寸法の監視を従来よりも格段に短時間で効率良く実施できる。

第１実施形態の部品実装機１によれば、大視野固定カメラ装置６によるマーク類の撮像と、部品実装ヘッド４５による部品の吸着とを独立してパラレル動作させることができる。加えて、従来技術と異なり、大視野固定カメラ装置６を移動させる必要がない。これにより、実装サイクルタイムを短縮して、基板Ｋ１、Ｋ２の生産効率を向上できる。

また、マーク類以外にも、搬入および位置決めされるときの基板Ｋ１、Ｋ２の先端位置および後端位置、基板Ｋ１、Ｋ２に装着された部品の位置および姿勢、ならびにコンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２に設けられた基準位置マークを撮像対象部としており、それぞれで効果が生じる。したがって、大視野固定カメラ装置６を基板内外の多様な用途に適用して、動作品質を向上でき、コストパフォーマンスを向上できる。また、従来の基板認識用カメラや基板通過センサを不要にでき、コストパフォーマンスを一層向上できる。

次に、カメラ装置が異なる第２実施形態の部品実装機について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態の部品実装機は、全体構成が第１実施形態に類似しており、大視野固定カメラ装置６を可動カメラ装置６Ａに置き換えて構成することができる。図４は、第２実施形態の部品実装機１の可動カメラ装置６Ａを示した斜視図である。可動カメラ装置６Ａは、カメラ駆動機構、カメラ保持部６５、およびカメラ本体部６６などにより構成されている。

カメラ駆動機構は、全体としてヘッド駆動機構４１と類似した構成にすることができる。カメラ駆動機構は、２本のＹ軸レール６３（図４には１本のみ示されている）、Ｙ軸方向駆動機構（図示省略）、Ｘ軸レール６４、Ｘ軸方向駆動機構（図示省略）で構成されている。２本のＹ軸レール６３は、Ｙ軸方向に延在して、概ね同じ高さで離隔平行配置されている。Ｘ軸レール６４は、Ｘ軸方向に延在しており、その両端がそれぞれＹ軸レール６３に移動可能に装架されている。Ｘ軸レール６４には、カメラ保持部６５が移動可能に装架されている。Ｙ軸レール６３に沿ってＸ軸レール６４を駆動するために、Ｙ軸方向駆動機構が設けられている。Ｘ軸レール６４に沿ってカメラ保持部６５を駆動するために、Ｘ軸方向駆動機構が設けられている。

カメラ保持部６５の下方（図４の左手前側の下方）には、カメラ本体部６６が下方を向いて固設されている。カメラ本体部６６の撮像視野は、いずれか１枚の基板Ｋ１、Ｋ２の幅寸法よりも広く、コンベアレール２１１、２１２、２２１、２２２に設けられた基準位置マークも含めて一緒に撮像できる。しかしながら、カメラ本体部６６の撮像視野は、基板Ｋ１、Ｋ２の長さ寸法よりも狭く、基板Ｋ１、Ｋ２の全体像を１枚の画像で撮像することはできない。可動カメラ装置６Ａは、は基板Ｋ１、Ｋ２に設けられた撮像対象部を十分な鮮明度で撮像できるだけの分解能を有している。

カメラ駆動機構は、制御コンピュータによりヘッド駆動機構４１から独立して制御され、カメラ本体部６６が移動して撮像対象部に対向する。また、カメラ本体部６６の撮像タイミングも、制御コンピュータにより制御される。第２実施形態でも、制御コンピュータは、本発明の撮像制御装置を兼ねている。

カメラ本体部６６は、制御コンピュータからの制御に応じて動作するカメラ駆動機構によって駆動され、Ｙ軸方向に移動する。カメラ本体部６６のＹ軸方向の移動範囲は、第１の基板Ｋ１、第２の基板Ｋ２、カセット式フィーダ３１の部品供給部３４、および構造物の各上方を含んでいる。可動カメラ装置６Ａは、上述した４箇所をそれぞれ撮像対象部として撮像する。第１の基板Ｋ１または第２の基板Ｋ２を撮像するとき、可動カメラ装置６Ａは、Ｘ軸方向（基板Ｋ１、Ｋ２の長さ方向）に移動し、２回の撮像動作で得られる２枚の画像で基板Ｋ１、Ｋ２の全体像を撮像する。

一方、撮像対象部とする構造物には、機台９１上の任意の部材を選定することができる。特に、撮像対象部とする構造物には、連続動作によって発生する熱や経年使用によるストレスで変形しやすい部材を選定することが好ましい。構造物の表面には、変形を監視する目的で基準位置マークが設けられる。構造物の基準位置マークを撮像するとき、可動カメラ装置６Ａは、カメラ駆動機構によって駆動され、基準位置マークの上方に移動して撮像を行う。

次に、第２実施形態の部品実装機の動作、作用、および効果について、図３の撮像対象部の一覧表を用いて説明する。一覧表中のＮｏ．１〜４の撮像対象部については、１枚の基板Ｋ１、Ｋ２をそれぞれ２枚の画像で撮像することを除いて、動作、作用、および効果は第１実施形態と同様である。

一覧表中のＮｏ．５に示されるように、第２実施形態の可動カメラ装置６Ａは、基板Ｋ１、Ｋ２以外の撮像対象部として構造物に設けられた基準位置マークを撮像する。これにより、基準位置マークの初期位置からの偏移を検出し、構造物の熱や経年使用による変形を監視して、動作品質を向上できる。この撮像は、適宜撮像タイミングを設定して実施できる。例えば、部品実装機１が動作している時間帯を通して一定時間間隔を設定し、一定時間間隔が経過した後にＮｏ．１〜４の撮像対象部を撮像する必要のない空き時間を利用して撮像することができる。

また、Ｎｏ．６に示されるように、可動カメラ装置６Ａは、基板Ｋ１、Ｋ２以外の撮像対象部として、カセット式フィーダ３１に設けられた基準位置マークを撮像する。これにより、カセット式フィーダ３１が配置されているか否か、その位置や姿勢は適正であるか否か、供給ポイントが変位していないかなどを監視して、動作品質を向上できる。この撮像は、適宜撮像タイミングを設定して実施できる。例えば、カセット式フィーダ３１または供給リール３３を交換したときに撮像すると効果的である。

第２実施形態の部品実装機では、第１実施形態よりもさらに多種類の用途に可動カメラ装置６Ａを適用している。したがって、動作品質をより一層向上でき、コストパフォーマンスをより一層向上できる。

次に、第３実施形態の部品実装機について、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。第３実施形態の部品実装機は、基板搬送装置がシングルレーンのいわゆるシングルコンベアタイプの装置である。第３実施形態の部品実装機の部品供給装置、部品移載装置４Ｂ、および部品カメラは、第１および第２実施形態に類似している。図５は、第３実施形態の部品実装機の２台の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃを示した斜視図である。

２台の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃは、部品移載装置４Ｂのヘッド駆動機構４１Ｂよりも上方位置に、下方を向いてＸ軸方向に並んで固設されている。２台の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃは、固定する位置を調整できる取付部材６７を介して固定されており、これに限定されず、例えばカバーの下面に直接的に固定されてもよい。２台の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃは、基板搬送装置の搬送経路の上方に位置している。

各固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃのカメラ本体部６８、６９の撮像視野は、搬送経路上の基板の幅寸法よりも広く、コンベアレールに設けられた基準位置マークも含めて一緒に撮像できる。一方、各カメラ本体部６８、６９の撮像視野は、基板の長さ寸法よりも狭く、基板の全体像を１枚の画像で撮像することはできない。しかしながら、Ｘ軸方向に並んで固設された２台の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃの２枚の画像で、基板の全体像を撮像できるようになっている。

第３実施形態においても、制御コンピュータが本発明の撮像制御装置を兼ねており、部品実装ヘッドが移動して撮像視野を遮るタイミングを避けて、撮像タイミングを制御する。第３実施形態において、第１実施形態と同様に図３中のＮｏ、１〜４を撮像対象部としている。第３実施形態の部品実装機の動作、作用、および効果は、基板の全体像を２枚の画像で撮像する点を除いて第１実施形態に類似するので、説明は省略する。

なお、第１〜第３実施形態の各カメラ装置６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃの撮像対象部は、図３の一覧表を用いて説明した６種類の項目に限定されない。また、第１実施形態の大視野固定カメラ装置６や第３実施形態の固定カメラ装置６Ｂ、６Ｃでは、撮像視野αの方向を調整できるように首振り機能を付与すれば、図３中のＮｏ．５およびＮｏ．６を撮像対象部にすることも可能である。各カメラ装置６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃの撮像対象部が多いほど、コストパフォーマンスが向上する。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１：部品実装機
２：基板搬送装置
２１：第１搬送装置 ２２：第２搬送装置
２１１、２１２，２２１、２２２：コンベアレール
３：部品供給装置
３１：カセット式フィーダ ３４：部品供給部
４：部品移載装置
４１：ヘッド駆動機構 ４５：部品実装ヘッド
５：部品カメラ
６：大視野固定カメラ装置
６Ａ：可動カメラ装置
６Ｂ、６Ｃ：固定カメラ装置
６１、６７；取付部材 ６５：カメラ保持部
６６、６８、６９：カメラ本体部
９０：共通ベース ９１：機台 ９２：カバー
Ｋ１、Ｋ２：基板 α：撮像視野

Claims (9)

1. 基板を搬送経路に沿って搬入し部品実装位置に位置決めし搬送経路に沿って搬出する基板搬送装置と、複数種類の部品を供給ポイントに供給する部品供給装置と、前記部品供給装置の前記供給ポイントから前記部品を採取して位置決めされた基板上の実装ポイントに装着する部品実装ヘッドおよび前記部品実装ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を機台に備えた部品実装機であって、
   前記部品実装ヘッドの移動に連動せず、前記基板を上方から複数枚の画像で撮像可能なカメラ装置と、
   前記部品実装ヘッドが移動して前記カメラ装置の撮像視野を遮るタイミングを避けて、前記基板に設けられた撮像対象部を前記カメラ装置に撮像させる撮像制御装置と、をさらに備え、
   前記カメラ装置は、カメラ駆動機構によってカメラ本体部が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向の少なくとも一方向に移動可能とされた可動カメラ装置である部品実装機。
2. 請求項１において、前記カメラ駆動機構は、前記ヘッド駆動機構から独立して制御され、前記カメラ本体部は、前記基板および前記供給ポイントの上方を含んで移動可能である部品実装機。
3. 基板を搬送経路に沿って搬入し部品実装位置に位置決めし搬送経路に沿って搬出する基板搬送装置と、複数種類の部品を供給ポイントに供給する部品供給装置と、前記部品供給装置の前記供給ポイントから前記部品を採取して位置決めされた基板上の実装ポイントに装着する部品実装ヘッドおよび前記部品実装ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を機台に備えた部品実装機であって、
   前記部品実装ヘッドの移動に連動せず、前記基板を上方から複数枚の画像で撮像可能なカメラ装置と、
   前記部品実装ヘッドが移動して前記カメラ装置の撮像視野を遮るタイミングを避けて、前記基板に設けられた撮像対象部を前記カメラ装置に撮像させる撮像制御装置と、をさらに備え、
   前記カメラ装置は、前記機台に固設され、前記基板の全体像を前記複数枚の画像に分割して撮像可能な複数台の固定カメラ装置である部品実装機。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板の位置の基準となるフィデューシャルマーク、前記基板への前記部品の装着作業の省略を指示するスキップマーク、および多面取り用基板の複数のブロック基板にそれぞれ設けられて位置の基準となる複数のブロックマークの少なくともひとつを含む部品実装機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板搬送装置により搬入および位置決めされるときの前記基板の先端位置および後端位置の少なくとも一方を含む部品実装機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、前記基板に設けられた撮像対象部は、前記基板に装着された前記部品の位置および姿勢の少なくとも一方を含む部品実装機。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、構造物の熱による変形および経年使用による変形の少なくとも一方を監視する目的で前記構造物に設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる部品実装機。
8. 請求項１〜７のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、前記部品供給装置の配置状況および前記供給ポイントの位置の少なくとも一方を監視する目的で前記供給ポイントの近傍に設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる部品実装機。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、前記撮像制御装置は、離隔平行配置されて前記基板搬送装置を構成する一対のコンベアレールの間の幅寸法を監視する目的で前記コンベアレールにそれぞれ設けられた基準位置マークを前記カメラ装置に撮像させる部品実装機。

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