JP4319095B2

JP4319095B2 - 表面実装機

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Publication number: JP4319095B2
Application number: JP2004179561A
Authority: JP
Inventors: 三晴増井
Original assignee: i Pulse Co Ltd
Current assignee: i Pulse Co Ltd
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-06-17
Also published as: JP2006005142A

Description

本発明は、実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着して基板上に搬送して実装する表面実装機に関するものである。

従来から、実装用ヘッドを搭載したヘッドユニットをＸＹ平面上に移動可能に設け、部品供給部からＩＣ等のチップ部品を負圧吸着してプリント基板上に搬送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機には、精度よく、かつ効率的に部品を実装することが要求されており、例えば特許文献１には、ヘッドユニットに複数の実装用ヘッドを搭載して一度に複数の部品を吸着して搬送するとともに、この搬送中に、ヘッドユニットに搭載されたカメラによって各実装用ヘッドによる部品の吸着状態を撮像、画像認識して吸着ずれの補正を行うようにしたものが提案されている。より具体的には、カメラを搭載した吸着部品撮像用のユニット（撮像ユニットとよぶ）がヘッドユニットに設けられており、部品吸着後、所定の高さ位置に実装用ヘッドがセットされた後、前記撮像ユニットが、実装用ヘッドの下方でこれら実装用ヘッドの配列方向に亘って移動することにより各実装用ヘッドに吸着された部品を連続して撮像するように構成されている。
特開平８−３２２９９号公報

上記のような特許文献１に係る表面実装機では、実装用ヘッドと基板との間で撮像ユニットを移動させる場合があるため実装用ヘッドの昇降ストロークが大きくなるという問題がある。すなわち、撮像ユニットは、基板上に実装される部品との干渉を回避するために実装部品のうち最大高さをもつ部品よりも高い位置を移動させる必要があり、基板の実装面と部品撮像時の実装用ヘッド先端との間には、少なくとも部品（最大高さをもつ部品）の高さ＋撮像ユニットの厚み（高さ）分のスペースが必要となる。従って、部品認識位置から実装面までの実装用ヘッドの昇降ストロークが大きくなる傾向にあり、例えば部品実装時に、実装用ヘッドの昇降に伴う偏心誤差等が生じ易くなるという問題がある。

また、ヘッドユニットが重量化し易く、ヘッドユニットを高速駆動することが難しくなるという問題もある。すなわち、ヘッドユニットに撮像ユニットを搭載した上に、さらこの撮像ユニットを移動させるための機構をヘッドユニットに搭載する必要があるため、ヘッドユニットが重量化する傾向にある。このようなヘッドユニットの重量化は、慣性力を増大させることとなるためヘッドユニットを高速駆動する上で不利となり、いきおいタクトタイムを短縮する上でのマイナス要素となる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、吸着部品の画像認識を含む一連の部品実装動作を効率的に行う一方で、部品の実装精度を向上させることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る表面実装機は、実装用ヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの可動領域内に部品を供給する部品供給部と被実装基板を配置する実装作業部とが設けられ、前記ヘッドユニットの実装用ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して被実装基板上に搬送して実装するとともに、この実装動作に先立ち吸着部品をその下側から撮像手段により撮像してその吸着状態を画像認識する表面実装機において、前記実装作業部および部品供給部の上方に配置され、水平面上で少なくとも前記実装作業部の被実装基板に対して相対的に移動可能に設けられるヘッドユニット支持部材を有するとともに、このヘッドユニット支持部材に前記ヘッドユニットが移動可能に支持され、前記撮像手段は、前記ヘッドユニット支持部材に設けられ、かつこのヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域内であって、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い前記ヘッドユニット支持部材と前記被実装基板とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に配置されるものである。

この表面実装機によると、部品吸着後、部品搬送中にヘッドユニットがヘッドユニット支持部材に対して移動し、撮像手段に対してヘッドユニットが相対的に移動することにより前記撮像手段によって吸着部品が撮像されることとなる。この構成では、ヘッドユニット支持部材におけるヘッドユニットの可動領域のうち、被実装基板に対するヘッドユニット支持部材の相対移動に伴いヘッドユニット支持部材と被実装基板とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に撮像手段が設けられている結果、撮像手段と被実装基板とが干渉する虞れがないので、例えば撮像手段の下面の高さ位置を実装作業部に配置された被実装基板上に実装される部品であって最大高さをもつ部品が当該被実装基板上に実装されたときの当該部品の高さ位置よりも低くなるように設定しておくことで（請求項２）、吸着部品を被実装基板の実装面のより近傍位置で撮像することが可能となる。すなわち、部品認識位置から実装面までの実装用ヘッドの昇降ストロークを小さくすることが可能となる。また、ヘッドユニット支持部材に撮像手段が設けられるのでヘッドユニットを軽量化することが可能となる。

上記のような表面実装機において、前記ヘッドユニット支持部材に対する前記ヘッドユニットの移動方向と同方向に前記被実装基板を搬送する搬送部を有し、被実装基板がこの搬送部に沿って前記実装作業部の一方側から搬入されてその反対側に搬出されるように構成される場合には、前記撮像手段は、前記搬送部による被実装基板の搬送方向における前記実装作業部よりも上流側に設けられているのが好ましい（請求項３）。

この構成によると、実装完了後、実装作業位置から被実装基板を搬出する際に撮像手段と実装部品とが干渉するのを確実に回避することができる。

上記のような表面実装機において、前記撮像手段は、前記ヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域のうち、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い該ヘッドユニット支持部材と部品供給部とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に設けられているのがより好ましい（請求項４）。

このような構成によると、部品供給部と撮像手段とが干渉するのを回避することが可能となるので、撮像手段との関係で部品供給部の構成が制限されることがなくなる。つまり、部品供給部の構成の自由度を高めることが可能となる。

また、上記のような表面実装機においては、前記撮像手段が前記ヘッドユニット支持部材に対して移動可能に設けられ、さらに、この撮像手段を駆動制御する制御手段が設けられ、この制御手段が、部品供給部における部品吸着後、前記ヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域のうち、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い該ヘッドユニット支持部材と前記被実装基板とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に前記撮像手段を配置させるべく該撮像手段を駆動制御するのが好ましい（請求項５）。

このような構成によると、部品吸着後、被実装基板のサイズに応じてその基板の近傍で吸着部品を撮像することが可能となるので、より迅速に吸着部品の画像認識処理を行うことが可能となる。特に、ヘッドユニット支持部材においてヘッドユニットと撮像手段の双方を駆動して相対的に移動させることにより吸着部品をより速やかに撮像することも可能となる。

なお、上記のような表面実装機において、前記撮像手段は、該撮像手段に対するヘッドユニットの相対移動に伴い各実装用ヘッドに吸着された部品像を順次撮像するラインセンサを備えているものであるのが好ましい（請求項６）。

この構成によると、撮像手段に対してヘッドユニットをノンストップで相対移動させながら吸着部品を撮像することが可能となるので、効率良く吸着部品を撮像することができる。この場合、実装用ヘッドとしてヘッドユニット支持部材に対するヘッドユニットの移動方向に複数の実装用ヘッドが並べて設けられていれば、複数の部品を同時に搬送することができるとともに、部品の画像認識も効率的に行うことができ、タクトタイムを短縮する上で好適である。

上記各請求項に係る表面実装機によると、部品吸着後、ヘッドユニット支持部材の移動により吸着部品を被実装基板へ搬送する途中で、ヘッドユニット支持部材に設けられた撮像手段に対してヘッドユニットを相対的に移動させることによって吸着部品を撮像するように構成されているので、効率的に吸着部品の画像認識を行うことができる。

しかも、被実装基板と干渉することない位置に撮像手段が設けられているので、部品認識位置から実装面までの実装用ヘッドの昇降ストロークを小さくすることが可能となり、実装用ヘッドの昇降に伴う偏心誤差等による実装精度への影響を軽減して実装精度を高めることができる。さらに、ヘッドユニット支持部材に撮像手段が設けられることによってヘッドユニットの軽量化が達成されるので、ヘッドユニットをより高速で駆動することが可能となり、これを通じてタクトタイムを短縮することが可能となる。

本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の第１の実施形態を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台１上には、プリント基板搬送用の搬送路２が配置され、プリント基板３がこの搬送路２に設けられるコンベア上を搬送されて所定の実装作業位置（実装作業部；図１に示すプリント基板の位置）で停止されるようになっている。なお、当実施形態では、図１及び図２の右側からプリント基板３が搬入され、左側に搬出されるようになっている。また、搬送路２は、Ｘ軸方向に延びるコンベア（図示省略）と、このコンベアを覆い、プリント基板３の端部をその上方および側方からガイドすることにより搬送中のプリント基板３がコンベアから脱落するのを防止する断面Ｌ字型の一対のガイド部材２ａとを有している。

実装作業位置には、プリント基板３を位置決めするためのリフトアップ機構が設けられている。このリフトアップ機構は、図示を省略するが、支持ピンを備えた昇降可能なリフトアップテーブルを有しており、実装作業位置にプリント基板３が搬入されるとこのリフトアップテーブルが上昇してプリント基板３を持ち上げ、該プリント基板３をガイド部材２ａに下側から押付けることにより位置決めするように構成されている。

上記コンベア２の両側には部品供給部４（部品供給領域）が配置されている。これらの部品供給部４には、例えば多数列のテープフィーダー４ａがＸ軸方向に並べて設けられている。各テープフィーダー４ａは、各々ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるとともに部品の取出しが可能となるようにカバーテープが剥がされるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。なお、当実施形態では、各テープフィーダー４ａにおける部品の取出し高さ位置（カバーテープが剥がされたテープの上面近傍まで後記吸着ノズル１６ａの先端が下降して部品を吸着した直後の当該吸着部品の下面、あるいはカバーテープが剥がされた後のテープ上面の高さ位置）は、上記リフトアップ機構により作業高さ位置に位置決めされたプリント基板３の実装面とほぼ同じ高さ位置とされている。また、各部品供給部４のうちＸ軸方向における特定のエリア、具体的には後記撮像ユニット２０に対応するエリアには部品供給のためのテープフィーダー４ａはセットされていない。これは撮像ユニット２０の存在により当該エリアでの部品の取出しが不可能なためであり、この点については後に詳述する。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（搬送路２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１（以下、支持部材１１と略す）が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示省略）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

上記ヘッドユニット６には、軸状に構成された複数の実装用ヘッド１６が設けられており、当実施形態では、６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に等間隔で一列に並べられた状態で搭載されている。

これらの実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。

上記支持部材１１には、部品吸着後、実装に先立ち各実装用ヘッド１６に吸着された部品を画像認識するための撮像ユニット２０が設けられている。

この撮像ユニット２０は支持部材１１に固定的に設けられている。具体的には、図３に示すように、支持部材１１に、その下面から下向きに延び、さらにその下端から前側（図３では左側、図１では下側）に向かってヘッドユニット６の移動経路下方まで延びる逆Ｌ字型のフレーム２１が設けられ、このフレーム２１にカメラ２２、照明装置２３および全反射ミラー２４が一体に設けられることにより構成されている。さらに詳しくは、前記フレーム２１の先端部分に画像の取込み窓が設けられ、前記ミラー２４がその反射面を上向きにした状態で、かつ水平面に対して略４５°の角度をもって前記窓の下方に固定されている。そして、前記窓の部分に照明装置２３が配設されるとともに、同ミラー２４の後側（図３では右側）にその反射面に指向する状態でカメラ２２が横向きに固定されている。

照明装置２３は、窓の周囲に並べられ、かつ上向きに指向する状態で前記フレーム２１に固定される複数のＬＥＤ２３ａを有している。一方、カメラ２２は、ＣＣＤエリアセンサおよび結像レンズ等を有し、前記エリアセンサの受光面がミラー２４に指向する状態でフレーム２１に固定されている（図３参照）。

つまり、前記照明装置２３を点灯させた状態でヘッドユニット６を撮像ユニット２０に対して相対的に移動させると、前記ＬＥＤ２３ａから射出される照明光が実装用ヘッド１６に吸着された部品の下面で反射し、さらにその反射光がミラー２４で反射されて前記カメラ２２のＣＣＤエリアセンサに入射し、その結果、吸着部品の下面像（真下像）がカメラ２２により撮像されるように構成されている。

撮像ユニット２０は、図３に示すように、撮像ユニット２０の下端が搬送路２のガイド部材２ａの上面より上方となるように設けられており、さらに図１，図２に示すように、支持部材１１のうち実装作業位置よりもＸ軸方向外側（実装作業位置の端部位置Ｘ１よりも右方（基板搬入側））の部分に設けられている。

なお、上記の実装機は、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置を有しており、起動中は、予め記憶されたプログラムに従って前記部品供給部４において供給される部品をプリント基板３上に実装する所定の実装動作を実行すべく、この制御装置により前記サーボモータ９，１５等が統括的に制御されるように構成されている。以下、この制御装置の制御に基づく上記実装機の実装動作について説明する。

実装動作が開始されると、まず、搬送路２に沿ってプリント基板３が実装作業位置に搬入され、上記リフトアップ機構により位置決めされる。この際、撮像ユニット２０の下端は搬送路２の前記ガイド部材２ａの上面より上方に位置しており、またプリント基板３は部品未実装状態のため、プリント基板３は、撮像ユニット２０と干渉を起こすことなく実装作業位置に搬入される。

プリント基板３が実装作業位置に位置決めされると、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動する。この移動時、撮像ユニット２０は搬送路２上方を通過するが、この場合も撮像ユニット２０の下端はガイド部材２ａの上面より上方に位置するためガイド部材２ａと撮像ユニット２０とが干渉することはない。移動後、各実装用ヘッド１６による部品の吸着が順次行われる。具体的には、実装用ヘッド１６が対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置された後、実装用ヘッド１６が下降および上昇することによりテープ内の部品を吸着ノズル１６ａにより吸着した状態でテープフィーダー４ａから取出す。この際、可能な場合には、ヘッドユニット６に搭載された実装用ヘッド１６のうちＸ軸方向に並ぶ一対の実装用ヘッド１６によって同時に部品の吸着が行われる。

なお、部品吸着時、ヘッドユニット６が撮像ユニット２０に対応する位置にあると、実装用ヘッド１６の下降中に吸着ノズル１６ａと撮像ユニット２０とが干渉する。そのため、当実施形態では、部品供給部４のうち撮像ユニット２０に対応するエリア（撮像ユニット２０のＸ軸方向両端位置Ｘ３，Ｘ４の間に対応するエリア；図１参照）、つまり、事実上、実装用ヘッド１６により部品吸着を行うことができないエリア以外の部分にテープフィーダー４ａがセットされ、部品吸着時には、撮像ユニット２０よりも基板搬入側又は搬出側（撮像ユニット両端位置Ｘ３，Ｘ４よりも外側）でヘッドユニット６による部品吸着動作が行われるように該ヘッドユニット６が駆動制御されるようになっている。なお、当実施形態では、上記のように撮像ユニット両端位置Ｘ３，Ｘ４の間に対応するエリアにはテープフィーダー４ａが設けられていないが、このエリアをテープフィーダー４ａの保管エリアとして利用してもよい。すなわち、例えば予備のテープフィーダー４ａ等をＸ軸方向に途切れることなく他のテープフィーダー４ａと同様に連続して配置しておくようにしてもよい。この場合も、撮像ユニット両端位置Ｘ３，Ｘ４の間では実装用ヘッド６が昇降することがないようにヘッドユニット６が駆動制御される。

部品吸着が完了すると、各実装用ヘッド１６が所定の撮像高さ位置、具体的には図３に示すように撮像ユニット２０と干渉しない高さ位置に保たれ、支持部材１１が部品供給部４から実装作業位置に向かってＹ軸方向に移動を開始する。また、ヘッドユニット６が支持部材１１上の部品吸着完了位置から撮像ユニット２０に向かってＸ軸方向に移動を開始するとともに、これに同期して前記照明装置２３が点灯される。これによりヘッドユニット６が撮像ユニット２０に対して相対的に移動し、この移動中に各実装用ヘッド１６の吸着部品が前記カメラ２２により順次撮像される。

ヘッドユニット６が撮像ユニット２０を通過することにより各吸着部品の撮像が完了すると、ヘッドユニット６が直ちに反転駆動されて基板搬入側へ移動するとともに、撮像された吸着部品画像に基づいて部品の吸着状態が調べられ、吸着誤差が生じている場合には部品毎に目標位置の再設定が行われる。そして、ヘッドユニット６と前記支持部材１１の複合的な移動によりヘッドユニット６がプリント基板３上の最初の実装位置に配置される。この際、支持部材１１はプリント基板３の上方、あるいはプリント基板３の直ぐ側方に配置されるが、撮像ユニット２０は実装作業位置よりもＸ軸方向外側（実装作業位置の端部位置Ｘ１よりも右方（基板搬入側））に設けられているので、この場合、撮像ユニット２０とプリント基板３上の実装済み部品３ａとが干渉することはない（図２，図３参照）。

ヘッドユニット６がプリント基板３上に到達すると、の昇降動作に伴い最初の部品がプリント基板３上に実装され、以後、ヘッドユニット６が間欠的に実装位置に移動しながら順次残りの吸着部品をプリント基板３上に実装する。

こうして全ての部品がプリント基板３上に実装されると、ヘッドユニット６が部品供給部４上にリセットされ、以後、ヘッドユニット６が部品供給部４とプリント基板３との間を往復移動しながらプリント基板３上に所定数の部品が実装されることとなる。

以上のような本発明に係る実装機によると、支持部材１１に撮像ユニット２０が設けられており、部品吸着後は、支持部材１１の移動に伴い部品供給部４からプリント基板３上に向かってヘッドユニット６をＹ軸方向に移動させながら、その間にヘッドユニット６を撮像ユニット２０に対して相対的に移動させ、これによって吸着部品を撮像するように構成されているので、効率良く吸着部品の認識を行うことができる。

しかも、部品認識位置から実装面までの実装用ヘッド１６の昇降ストロークを従来のこの種の実装機よりも小さくすることができるので、実装用ヘッド１６の昇降に伴う偏心誤差等による実装精度への影響を軽減することができるという利点がある。すなわち、ヘッドユニットに撮像ユニットが搭載される従来のこの種の実装機では、基板上に実装される部品との干渉を回避するために実装部品のうち最大高さをもつ部品よりも高い位置を移動させる必要があり、基板の実装面と部品撮像時の実装用ヘッド先端との間には、少なくとも部品（最大高さをもつ部品）の高さ＋撮像ユニットの厚み（高さ）分のスペースが必要となる。これに対して、上記実施形態の実装機では、支持部材１１のうち実装作業位置よりもＸ軸方向外側の部分に撮像ユニット２０を固定し、さらに支持部材１１のうち実装作業位置よりも基板搬入側に撮像ユニット２０を設けることにより、支持部材１１がＹ軸方向の如何なる位置にあっても、実装済みの部品３ａと撮像ユニット２０とが干渉を招くことなくプリント基板３を搬出できるようにしているので、図３に示すように、作業高さ位置に位置決めされたプリント基板３に対して撮像ユニット２０を接近した高さ位置に設け、部品認識位置から実装面までの実装用ヘッド１６の昇降ストロークｈを従来の実装機に比べて格段に小さくすることができる。従って、従来の実装機に比べると実装用ヘッド１６の昇降に伴う偏心誤差等による実装精度への影響を軽減することができる。換言すれば吸着部品の画像認識の信頼性を向上させることができ、その結果、より正確にプリント基板３上に部品を実装することができるようになるというメリットがある。なお、図１および図２に示すように、撮像ユニット２０が実装作業位置よりもＸ軸方向外側の部分に設けられるとともに、部品供給部４のうち撮像ユニット２０に対応するエリア以外の場所にテープフィーダー４ａが配置されているので、プリント基板３や吸着ノズル１６ａと撮像ユニット２０とが干渉することもない。

また、吸着部品を撮像するための撮像ユニット２０が支持部材１１に設けられるので、ヘッドユニット自体に撮像ユニットが設けられている従来装置に比べるとヘッドユニット６を大幅に軽量化することができる。従って、ヘッドユニット駆動時の慣性力の影響を軽減することが可能となる分、ヘッドユニット６をより高速で駆動することが可能となり、これを通じてタクトタイムを短縮することが可能になるという利点もある。

なお、この実施形態では、支持部材１１のうち実装作業位置よりも右側（実装作業位置の端部位置Ｘ１よりも基板搬入側）の部分に撮像ユニット２０を設けているが、実装作業位置よりも左側（実装作業位置の端部位置Ｘ２（図１参照）よりも基板搬出側）の部分に撮像ユニット２０を設けてもよい。但し、この場合には、搬送路２内に撮像ユニット２０が在ると、プリント基板３の搬出時に撮像ユニット２０とプリント基板３上の実装部品とが干渉する虞れがある。従って、この構成の場合には、プリント基板３の搬出時に撮像ユニット２０を搬送路２の外側（Ｙ軸方向外側）に配置すべく支持部材１１を駆動制御するようにすればよい。

次に、本発明に係る実装機の第２の実施形態について図４〜図６を用いて説明する。なお、第２の実施形態の実装機の基本的な構成は第１の実施形態の実装機と共通するため、第１の実施形態と共通する部分については第１の実施形態と共通の符合を付して説明を省略し、以下に第１の実施形態との相違点について詳細に説明することにする。

第２の実施形態では、搬送路２のガイド部材２ａが、プリント基板３の実装作業位置に対応する中央部２０１とそのＸ軸方向両側の側部２０２とから構成され、ガイド部材２ａのうち中央部２０１の高さ位置が側部２０２よりも所定高さだけ高く設定されている。また、部品供給部４には、その全すべてのエリアに亘ってテープフィーダー４ａが連続して配置されている。

また、撮像ユニット２０の下端がガイド部材２ａのうち前記側部２０２の上面より上方であって、かつ中央部２０１よりも下方となるように撮像ユニット２０の高さが設定され、さらに、支持部材１１に対して撮像ユニット２０がＸ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、図４〜図６に示すように、支持部材１１の下面にはＸ軸方向に延びる固定レール２５とサーボモータ２８により回転駆動されるＸ軸方向のボールねじ軸２７とが設けられ、前記固定レール２５に撮像ユニット２０（フレーム２１）が実装作業位置のプリント基板３よりＸ軸方向外側において移動可能に装着されるとともにこの撮像ユニット２０に対して前記ボールねじ軸２７が螺合挿着されている。この構成により、前記サーボモータ２８が作動すると撮像ユニット２０が固定レール２５に沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。

そして、実装作業時には、サーボモータ２８に内蔵されるエンコーダ等の位置検出手段からの信号に基づき前記制御装置によりサーボモータ２８が駆動制御されることにより、撮像ユニット２０が所定位置に移動するように構成されている。

より詳しくは、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して各実装用ヘッド１６による部品の吸着が行われるときは、部品供給部４よりもＸ軸方向外側に撮像ユニット２０が移動、配置され、これにより撮像ユニット２０とテープフィーダー４ａとの干渉が回避されるとともに、部品吸着時の実装用ヘッド１６の昇降動作に伴う該実装用ヘッド１６と撮像ユニット２０との干渉が回避されるようになっている。そして、部品吸着後、ヘッドユニット６が部品供給部４からプリント基板３上に移動する際には、図４に示すように、撮像ユニット２０がプリント基板３の近傍まで移動することによりプリント基板３に近接した位置で吸着部品の画像認識を行い得るように構成されている。

以上のような第２の実施形態の表面実装機によると、上記の通り部品供給部４の全エリアにテープフィーダー４ａを配置して、その全てのテープフィーダー４ａから部品吸着を行うことができるという利点がある。すなわち、この実施形態では、上記のように撮像ユニット２０が移動可能に設けられている結果、部品吸着時には、当該部品吸着位置から外れた位置に撮像ユニット２０が移動することによりテープフィーダー４ａと撮像ユニット２０との干渉、および実装用ヘッド１６ａと撮像ユニット２０との干渉が回避されることとなる。従って、上記の通り部品供給部４の全エリアにテープフィーダー４ａを配置して全テープフィーダー４ａから部品吸着を行うことができる。また、部品実装時には、プリント基板３と撮像ユニット２０との干渉を回避しつつ、該プリント基板３のサイズに応じて該プリント基板３に接近した位置に撮像ユニット２０を配置して吸着部品を撮像することができるという利点がある。

また、撮像ユニット２０が移動可能に設けられているので、支持部材１１においてヘッドユニット６と撮像ユニット２０とを互いに反対方向に各々移動させて吸着部品を撮像するようにすれば、複数の吸着部品撮像をより迅速に行うことが可能となり、その後の画像処理のための時間を十分確保することが可能となる。

ところで、上述した第１および第２実施形態に係る実装機は、本発明に係る表面実装機の最良の実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第１の実施形態の搬送路２の構成として第２の実施形態の搬送路２と同様の構成を採用してもよい。この場合には、支持部材１１に固定される撮像ユニット２０の下端が搬送路２のガイド部材２ａのうち側部２０２の上面よりも上方であって、かつ中央部２０１の上面よりも下方に位置するように撮像ユニット２０の高さ位置を設定すればよい。この場合、ヘッドユニット６の部品供給部４への移動（支持部材１１のＹ軸方向への移動）に伴う撮像ユニット２０とテープフィーダー４ａとの干渉を避けるべく、テープフィーダー４ａは部品供給部４のうち撮像ユニット２０に対応するエリア以外の部分（撮像ユニット両端位置Ｘ３，Ｘ４よりも外側）にセットすればよい。

また、第１，第２実施形態の実装機では、基台１に対して支持部材１１をＹ軸方向に、支持部材１１に対してヘッドユニット６をＸ軸方向にそれぞれ移動させることにより、支持部材１１とヘッドユニット６の複合的な動作によりプリント基板３に対してヘッドユニット６を二次元的に移動させるように構成されているが、基台１に対して支持部材１１を固定的に設け、プリント基板３を基台１上でＹ軸方向に移動可能に支持することにより、ヘッドユニット６のＸ軸方向の移動とプリント基板３のＹ軸方向の移動とによってプリント基板３に対してヘッドユニット６を二次元的に移動させるように構成してもよい。この場合には、プリント基板３を基台１上でＹ軸方向に搬送する一方、実装作業位置と部品供給部４とをＸ軸方向に並べて設け、ヘッドユニット６を部品供給部４上方と実装作業位置上方の間で往復移動させるように構成する。撮像ユニット２０は、支持部材１１のうち実装作業位置および部品供給部４よりＸ軸方向外側に固定するか、あるいは支持部材１１に対してＸ軸方向に移動可能に設け、少なくとも撮像ユニット２０を移動可能に設ける場合には、撮像ユニット２０の下端が部品供給部４よりも上方に位置するように撮像ユニット２０の高さを設定すれば、部品吸装着時の実装用ヘッド１６ａと撮像ユニット２０との干渉を回避することができる。また、撮像ユニット２０を支持部材１１に固定する場合において撮像ユニット２０の下端が部品供給部４より上方に位置するように撮像ユニット２０の高さ位置を設定する場合には、撮像ユニット２０の下方を予備のテープフィーダー４ａ等の保管位置として利用することができる。一方、撮像ユニット２０の下端が部品供給部４より下方に位置するように撮像ユニット２０の高さ位置を設定する場合には、部品供給部４において撮像ユニット２０の両側（Ｘ軸方向両側）にテープフィーダー４ａを並べるようにすればよい。このような構成によれば、上記第１，第２実施形態と同様に、撮像ユニット２０の下端の高さ位置を下げることができるため、その分、ヘッドユニット６および支持部材１１のＺ軸方向の高さを下げることができるとともに、ヘッドユニット６の重量を軽減することができる。

また、上記第１，第２実施形態の撮像ユニット２０では、実装用ヘッド１６の吸着部品を一旦全反射ミラー２４に映し（ミラー２４で反射させ）、これをカメラ２２によって撮像するように構成されているが、勿論、ミラー２４を省略し、実装用ヘッド１６に吸着された部品をその下側から直接カメラ２２によって撮像するように撮像ユニット２０を構成してもよい。

また、第１，第２実施形態の撮像ユニット２０では、カメラ２２としてＣＣＤエリアセンサを内蔵したカメラを用いているが、勿論、カメラ２２としてＣＣＤラインセンサを内蔵したカメラを適用することも可能である。ＣＣＤエリアセンサを内蔵したカメラを用いる第１，第２実施形態では、撮像時に撮像ユニット２０とヘッドユニット６との相対移動を停止するか、画像のぶれが出ない速度まで相対移動速度を下げる必要があるが、ＣＣＤラインセンサを内蔵したカメラで撮像する場合には、撮像時に相対移動速度を下げる必要がなく、そのため効率良く実装を行うことができる。

また、第１，第２実施形態の撮像ユニット２０では、実装用ヘッド１６に吸着された部品を映す（反射させる）ための光学部材として全反射ミラー２４が適用されているが、勿論、これ以外のハーフミラーやプリズム等の光学部材を適用することもできる。

本発明に係る表面実装機（第１の実施形態）を示す平面図である。ヘッドユニットの構成を示す正面図である。ヘッドユニットおよび撮像ユニットの構成を示す側面略図（一部断面図）である。本発明に係る表面実装機（第２の実施形態）を示す平面図である。ヘッドユニットの構成を示す正面図である。ヘッドユニットおよび撮像ユニットの構成を示す側面略図（一部断面図）である。

符号の説明

３プリント基板
４部品供給部
４ａテープフィーダー
６ヘッドユニット
１６実装用ヘッド
１６ａ実装用ヘッド
２０撮像ユニット
２２カメラ
２３照明装置
２４ミラー

Claims

実装用ヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの可動領域内に部品を供給する部品供給部と被実装基板を配置する実装作業部とが設けられ、前記ヘッドユニットの実装用ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して被実装基板上に搬送して実装するとともに、この実装に先立ち吸着部品をその下側から撮像手段により撮像してその吸着状態を画像認識する表面実装機において、
前記実装作業部および部品供給部の上方に配置され、水平面上で少なくとも前記実装作業部の被実装基板に対して相対的に移動可能に設けられるヘッドユニット支持部材を有するとともに、このヘッドユニット支持部材に前記ヘッドユニットが移動可能に支持され、
前記撮像手段は、前記ヘッドユニット支持部材に設けられ、かつこのヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域内であって、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い前記ヘッドユニット支持部材と前記被実装基板とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に配置されることを特徴とする表面実装機。
請求項１に記載の表面実装機において、
前記撮像手段は、その下面の高さ位置が前記実装作業部に配置された被実装基板上に実装される部品であって最大高さをもつ部品が当該被実装基板上に実装されたときの当該部品の高さ位置よりも低くなるように設定されていることを特徴とする表面実装機。
請求項１又は２に記載の表面実装機において、
前記ヘッドユニット支持部材に対する前記ヘッドユニットの移動方向と同方向に前記被実装基板を搬送する搬送部を有し、被実装基板がこの搬送部に沿って前記実装作業部の一方側から搬入されてその反対側に搬出されるように構成され、
前記撮像手段は、前記搬送部による被実装基板の搬送方向における前記実装作業部よりも上流側に設けられていることを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至３の何れかに記載の表面実装機において、
前記撮像手段は、前記ヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域のうち、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い該ヘッドユニット支持部材と部品供給部とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に設けられていることを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至４の何れかに記載の表面実装機において、
前記撮像手段が前記ヘッドユニット支持部材に対して移動可能に設けられ、
さらに、この撮像手段を駆動制御する制御手段が設けられ、
この制御手段は、部品供給部における部品吸着後、前記ヘッドユニット支持部材における前記ヘッドユニットの可動領域のうち、被実装基板に対する前記ヘッドユニット支持部材の相対移動に伴い該ヘッドユニット支持部材と前記被実装基板とが水平面に直交する方向から見て重ならない部分に前記撮像手段を配置させるべく該撮像手段を駆動制御することを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至５の何れかに記載の表面実装機において、
前記撮像手段は、当該撮像手段に対する前記ヘッドユニットの相対移動に伴い前記実装用ヘッドに吸着された部品像を撮像するラインセンサを備えていることを特徴とする表面実装機。