JP2003163497A - 電子部品装着装置用のヘッドユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の吸着保持部材により吸着保持された複
数の電子部品を、撮像装置により上記各電子部品の吸着
保持状態の画像を撮像して吸着保持状態を認識処理し、
上記認識処理の結果に基づき上記各電子部品を回路基板
へ固定させる電子部品の装着作業を行うヘッドユニット
において、電子部品の装着に要する時間の短縮化を図
る。 【解決手段】 ヘッドユニットにおいて、吸着保持部材
における昇降動作軸及び光照射装置における光照射軸の
直交位置に反射鏡を設置し、撮像装置における光軸及び
上記光照射軸の直交位置に半透過反射鏡を設置し、上記
光照射軸上における上記半透過反射鏡の上記反射鏡の設
置側と逆側に照明部を設置することにより、上記反射鏡
及び上記半透過反射鏡の上記吸着保持部材の昇降動作方
向における寸法の短縮化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を吸着保
持して回路基板における電子部品の装着表面に装着する
ヘッドユニットに関するものであり、特に複数の電子部
品を回路基板へ装着する際の装着に要する時間を短縮化
させる電子部品装着装置用のヘッドユニットに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の装着工程には、生産性
向上のために作業工程の信頼性向上化と作業タクトの短
縮化が強く要望されている。

【０００３】従来、回路基板ヘチップ部品やＩＣチップ
等の電子部品を装着する電子部品装着装置では、ヘッド
部における吸着保持部材により吸着保持された電子部品
の吸着保持状態を、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて
撮像された画像により認識し、予め設定された吸着保持
状態と照合することにより、回路基板上の予め設定され
た装着位置に電子部品を装着できるようにヘッド部及び
吸着保持部材の動作制御を行い、回路基板上への電子部
品の装着を行っていた。

【０００４】このような電子部品装着装置が備えるヘッ
ドユニットの一例であるヘッドユニット２０１を図４に
基づいて説明する。

【０００５】図４に示すようにヘッドユニット２０１
は、電子部品を取り扱うヘッド部６２と、電子部品の撮
像を行う撮像装置６４により構成されている。

【０００６】ヘッド部６２は、吸着保持部材の一例であ
る吸着ノズル５１を１０個備えており、剛体で形成され
ているヘッド部６２のフレームに各吸着ノズル５１が隣
接して一列に配列されて固定されており、各吸着ノズル
５１の先端部にチップ部品やＩＣチップ等の電子部品２
が、吸着保持される。また、各吸着ノズル５１は上下動
が可能であり、電子部品２を吸着保持する際及び電子部
品２を回路基板上へ装着する際には下方向に移動し、ヘ
ッド部６２の移動時には、上方向に移動して上端位置に
退避し、回路基板に装着された電子部品や電子部品実装
装置を構成する他の各部材と干渉しないようになってい
る。

【０００７】次に、撮像装置６４は、電子部品２の画像
を結像するレンズ５７と、レンズ５７により結像された
画像を撮像する撮像素子の一例であるＣＣＤ５９が、そ
れぞれ吸着ノズル５１と同数の１０個隣接して一列に配
列され備えられており、これらの各レンズ５７及び各Ｃ
ＣＤ５９は各吸着ノズル５１と１対１に対応されてい
る。また、各レンズ５７は角筒状の鏡筒５８の内側下部
にて保持されており、各ＣＣＤ５９は、鏡筒５８の上部
及び１つの側面を覆うように設けられて固定されている
カメラユニット６０内における鏡筒５８の上部との接続
部分にが設置されている。なお、鏡筒５８はヘッド部６
２のフレームに固定されている。

【０００８】カメラユニット６０は、各ＣＣＤ５９から
出力される撮像データを含んだ信号である撮像データ信
号の画像信号化処理、及び各ＣＣＤ５９に対して撮像タ
イミング信号及び撮像データ信号を出力させるための駆
動信号の出力を行い、さらに、各ＣＣＤ５９における撮
像時間を制御可能な電子シャッター機能を備えている。

【０００９】また、鏡筒５８の下部外周における各レン
ズ５７の配列方向に沿った両側面に、複数の照明部５３
が下方向に光を照射可能なように下向きに取り付けられ
ており、これら各照明部５３の照度及び点灯／消灯を個
別に制御する照明制御部６１が、カメラユニット６０の
上部に固定されている。

【００１０】また、鏡筒５８の下方には固定型の固定ミ
ラー５５が反射面を上面として、吸着ノズル５１側の端
部を下方へ傾斜されて鏡筒５８に下部に固定されてい
る。さらに、吸着ノズル５１の下方には移動型の移動ミ
ラー５４が反射面を上面として、固定ミラー５５側の端
部を下方へ傾斜させて移動ミラー５４を移動させるミラ
ー駆動ユニット５６に取り付けられている。このミラー
駆動ユニット５６は、ヘッド部６２のフレームに固定さ
れており、移動ミラー５４を反射面に沿って移動させる
ことにより、吸着ノズル５１が電子部品２を吸着保持す
る際及び電子部品２を回路基板上へ装着する際には、吸
着ノズル５１の上下動を妨げない退避位置に移動し、電
子部品２の画像を撮像するときには、電子部品２の画像
を反射可能な反射位置に移動することが可能となってい
る。

【００１１】ここで、ヘッドユニット２０１の構成各部
の配置関係を照明部５３より照射される光の経路に沿っ
て説明すると、撮像装置６４において、１つのＣＣＤ５
９とこれと対応するレンズ５７の各中心は、同軸上に配
置されており、上記同軸が光軸となり、この光軸に沿っ
て平行に各照明部５３より下方に照射された光が、固定
ミラー５５にて横方向に反射され、反射された光が移動
ミラー５４にて上方に反射され、上記ＣＣＤ５９と上記
レンズ５７に対応する吸着ノズル５１に吸着保持されて
いる電子部品２に下方より照射する。これにより、上記
電子部品２の画像が、移動ミラー５４にて横方向に反射
され、反射された光が固定ミラー５５にて上方に上記光
軸に沿って平行に反射され、上記レンズ５７により上記
ＣＣＤ５９上に結像されて、上記ＣＣＤ５９にて撮像さ
れる。

【００１２】また、上記各部により構成されるヘッド部
６２及び撮像装置６４は、ヘッドユニット２０１として
移動可能となっている。また、撮像装置６４における各
ＣＣＤ５９による各電子部品２の画像の撮像は、ヘッド
部６２における各吸着ノズル５１が各電子部品２を吸着
保持した後、ヘッドユニット２０１が移動を完了して電
子部品２を回路基板上へ装着するまでの間に実施され
る。

【００１３】このような構造のヘッドユニット２０１に
おいては、複数の電子部品２の吸着保持から回路基板へ
の装着までの間におけるヘッドユニット２０１の移動過
程において、吸着ノズル５１に吸着保持された各電子部
品２の吸着保持状態を同時的に各ＣＣＤ５９に撮像する
ことができるため、撮像に要する時間を短縮化すること
ができていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のものでは、以下のような問題があった。

【００１５】まず、鏡筒５８の下部外周における各レン
ズ５７の配列方向に沿った両側面に、複数の照明部５３
が設置されているため、この照明部５３より発光された
光を各吸着ノズル５１の下方に配置された移動ミラー５
４に反射可能に、反射面を上面として吸着ノズル５１側
の端部を下方へ傾斜されて鏡筒５８の下部に固定された
固定ミラー５５は、水平方向における各レンズ５７の配
列方向に直交する方向に、上記両側面に設置された各照
明部５３の設置間隔程度の幅を備えている必要がある。
また、傾斜配置されている固定ミラー５５は、上下方向
においても、その傾斜角度及び上記水平方向における幅
に関係した高さが必要となる。

【００１６】これにより、ヘッドユニット２０１は、そ
の移動の際に、固定ミラー５５の下端が電子部品装着装
置の機台に接触することなく、また、上記機台上に固定
された回路基板及び回路基板上に装着された電子部品２
に接触しないような高さを確保した状態において移動を
行う必要がある。このため、上記高さが確保されて移動
されたヘッドユニット２０１におけるヘッド部６２にお
いては、電子部品２の吸着取出、及び回路基板上への電
子部品２の装着の際に、吸着ノズル５１の昇降動作のス
トロークが大きく、上記ストロークに要する時間の短縮
化が図れないという問題点があった。

【００１７】逆に、上記ストロークに要する時間の短縮
化を図るためには、上記ストロークの方向における固定
ミラー５５の長さの短縮化を図る必要があり、そのため
には鏡筒５８の上記両側面に設置されている各照明部５
３の上記設置間隔を狭めて、できる限り各照明部５３を
上記光軸に近い位置に設置する必要がある。

【００１８】しかしながら、鏡筒５８はレンズ５７を内
蔵可能な大きさを確保必要があるため、鏡筒５８の上記
両側面に設置する場合には、各照明部５３の上記設置間
隔を狭めることは困難であり、例えば、レンズ５７と固
定ミラー５５の間における上記光軸上に照明部５３を設
置した場合には、固定ミラー５５を撮像装置５４におい
て要求される必要最小視野分だけ確保された大きさとす
ることができるものの、電子部品２の画像を形成する光
と照明部５３とが干渉してしまうため、上記問題点を解
決することができなかった。

【００１９】さらに、各吸着ノズル５１の上記昇降動作
の上記ストロークが大きくなることにより、各吸着ノズ
ル５１を備えるヘッド部６２は上記ストローク方向に長
くなってしまい、ヘッド部６２の小型軽量化を図ること
ができず、ヘッドユニット２０１の移動速度の高速化の
障害となり、このようなヘッドユニット２０１による電
子部品の装着作業の効率化を図ることができないという
問題点があった。

【００２０】また、各吸着ノズル５１の下方には移動ミ
ラー５４が、ミラー駆動ユニット５６により移動ミラー
５４の反射面に平行な方向に反射位置と退避位置との間
で移動可能に配置されているが、ミラー駆動ユニット５
６による移動ミラー５４の移動動作を繰り返し行った場
合には、移動ミラー５４と固定ミラー５５の相対的な配
置関係が微妙に変わり、上記配置関係が崩れてしまう場
合があり、このような場合にあっては、上記相対的な配
置関係の変化が光軸のずれとなって、電子部品２の画像
の撮像を行うためには、上記相対的な配置関係の調整を
行う必要があり、このような作業が電子部品の装着作業
における時間ロスとなってしまうという問題点があっ
た。

【００２１】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、複数の吸着保持部材により吸着保持
された複数の電子部品を、撮像装置により上記各電子部
品の吸着保持状態の画像を撮像して吸着保持状態を認識
処理し、上記認識処理の結果に基づき上記各電子部品を
回路基板へ固定させる電子部品の装着作業を行うヘッド
ユニットにおいて、電子部品の装着に要する時間の短縮
化を図る電子部品装着装置用のヘッドユニットを提供す
ることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】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。

【００２３】本発明の第１態様によれば、電子部品を吸
着保持して回路基板における電子部品の装着表面に装着
するヘッドユニットにおいて、昇降動作軸に沿って昇降
動作が可能でかつ上記電子部品を吸着保持する吸着保持
部材と、光軸上にレンズ及び上記レンズに対応する撮像
素子を備え、かつ上記吸着保持部材に吸着保持された電
子部品の画像を上記レンズにより上記撮像素子上に結像
させて上記撮像素子に撮像させる撮像装置と、光照射軸
に沿って光を発光可能な照明部を備える光照射装置とを
備え、上記吸着保持部材の上記昇降動作軸と上記光照射
軸とは直交するように配置され、上記撮像装置の上記光
軸と上記光照射軸とは直交するように配置され、上記光
照射装置は、上記昇降動作軸及び上記光照射軸の直交位
置に設置され、かつ上記光照射軸又は上記昇降動作軸の
いずれか一方の方向に沿った光を他方の方向に沿いかつ
上記他方の方向に沿った光を上記一方の方向に沿って反
射可能な反射鏡と、上記光軸及び上記光照射軸の直交位
置に設置され、かつ上記反射鏡により反射された上記光
照射軸に沿った光を上記光軸に沿った方向に反射可能
で、かつ上記照明部より上記光照射軸に沿って発光され
た光を透過可能な半透過反射鏡とを備えて、上記光照射
軸に沿って上記照明部より発光された光は、上記半透過
反射鏡を透過し、上記反射鏡により上記昇降動作軸に沿
った方向に反射され、上記吸着保持状態の上記電子部品
に照射され、上記電子部品の画像が、上記反射鏡により
上記光照射軸に沿った方向に反射され、上記半透過反射
鏡により上記光軸に沿った方向に反射され、上記レンズ
により上記撮像素子上に結像されて上記撮像素子に撮像
されることを特徴とする電子部品装着装置用のヘッドユ
ニットを提供する。

【００２４】本発明の第２態様によれば、上記昇降動作
軸と、上記光軸と、及び上記光照射軸は、上記回路基板
における上記電子部品の装着表面と略直交する平面上に
ある第１態様に記載の電子部品装着装置用のヘッドユニ
ットを提供する。

【００２５】本発明の第３態様によれば、上記光照射装
置は、上記光照射装置が上記照明部より上記光照射軸に
沿って発光された光を上記反射鏡により反射して上記吸
着保持状態の上記電子部品に照射可能でありかつ上記電
子部品の画像を上記反射鏡により上記光照射軸に沿って
反射可能な反射位置と、上記吸着保持部材の上記昇降動
作の際に上記吸着保持部材と上記反射鏡との干渉を退避
可能な退避位置との間において、上記光照射軸に沿って
上記反射鏡を往復移動可能な移動装置をさらに備え、上
記吸着保持部材の上記昇降動作は、上記移動装置による
上記反射鏡の上記反射位置より上記退避位置への移動後
に行われる第１態様又は第２態様に記載の電子部品装着
装置用のヘッドユニットを提供する。

【００２６】本発明の第４態様によれば、上記移動装置
は、上記光照射軸に沿って上記反射鏡及び上記半透過反
射鏡を互いの相対的な配置関係を保持したまま移動させ
る第３態様に記載の電子部品装着装置用のヘッドユニッ
トを提供する。

【００２７】

【発明の実施の形態】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。

【００２８】本発明の一実施形態にかかる電子部品装着
装置用のヘッドユニットの一例であるヘッドユニット１
０１の構造を模式的に示す模式説明図を図１（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。図１（Ａ）は、ヘッドユニット１０１に
おける模式的な縦断面の構造を示す模式説明図であり、
図１（Ｂ）は、ヘッドユニット１０１における一部透過
させた概略底面の模式説明図である。

【００２９】図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ヘッ
ドユニット１０１は、電子部品を取り扱うヘッド部１２
と、電子部品の撮像を行う撮像装置１４と、及び電子部
品の撮像のための光の発光を行う光照射装置１５により
構成されている。

【００３０】ヘッド部１２は、吸着保持部材の一例であ
る吸着ノズル１を１０個備えており、剛体で形成されて
いるヘッド部１２のフレームに各吸着ノズル１が隣接し
て一列に配列されて固定されており、各吸着ノズル１の
先端部にチップ部品やＩＣチップ等の電子部品２が吸着
保持される。また、各吸着ノズル１は夫々の中心軸を昇
降動作軸Ａとして、昇降動作軸Ａに沿って昇降動作が可
能であり、電子部品２を吸着保持する際及び電子部品２
を回路基板上における電子部品の装着表面へ装着する際
には昇降動作軸Ａに沿って下降し、ヘッド部１２の移動
時には、昇降動作軸Ａに沿って上昇して回路基板や回路
基板上に装着された部品や電子部品装着装置を構成する
他の各部材と干渉しないようになっている。

【００３１】次に、撮像装置１４は、電子部品２の画像
を撮像素子へ結像するレンズ７と、レンズ７により結像
された画像を撮像する撮像素子の一例であるＣＣＤ９
が、夫々吸着ノズル１と同数の１０個隣接して一列に配
列され備えられており、これら各レンズ７及び各ＣＣＤ
９は各吸着ノズル１と１対１に対応されている。また、
各レンズ７は角筒状の鏡筒８の内部下部にて保持されて
おり、各ＣＣＤ９は、鏡筒８の上部及び１つの側面を覆
うように設けられて固定されているカメラユニット１０
内における鏡筒８の上部との接続部分に各ＣＣＤ９が設
置されている。また、１つのＣＣＤ９とこれと対応する
レンズ７の各中心は、同軸上に配置されており、上記同
軸が光軸Ｂとなっており、撮像装置１４は光軸Ｂがヘッ
ド部１２における昇降動作軸Ａと略平行となるように配
置されている。なお、鏡筒８はヘッド部１２のフレーム
に固定されている。

【００３２】カメラユニット１０は、各ＣＣＤ９から出
力される撮像データを含んだ信号である撮像データ信号
の画像信号化処理、及び各ＣＣＤ９に対して撮像タイミ
ング信号及び撮像データ信号を出力させるための駆動信
号の出力を行い、さらに、各ＣＣＤ９における撮像時間
を制御可能な電子シャッター機能を備えている。

【００３３】また、光照射装置１５は、箱状の剛体で形
成されたフレーム２０に、昇降動作軸Ａ及び光軸Ｂと直
交する軸である光照射軸Ｃに沿って光を発光可能な照明
部３を多数備えており、光照射軸Ｃは、ヘッド部１２及
び撮像装置１４の下方に位置されており、昇降動作軸
Ａ、光軸Ｂ、及び光照射軸Ｃは、電子部品２が装着され
る回路基板における上記電子部品の装着表面と略直交す
る平面上に配置されている。さらに、光照射装置１５
は、昇降動作軸Ａ及び光照射軸Ｃの直交位置に設置さ
れ、かつ昇降動作軸Ａ又は光照射軸Ｃのいずれか一方の
方向に沿った光を他方の方向に沿いかつ上記他方の方向
に沿った光を上記一方の方向に沿って反射可能な反射鏡
の一例であるミラー１８と、光軸Ｂ及び光照射軸Ｃの直
交位置に設置され、かつミラー１８により反射された光
照射軸Ｃに沿った光を光軸Ｂに沿った方向に反射可能
で、かつ照明部３より光照射軸Ｃに沿って発光された光
を透過可能な半透過反射鏡の一例であるハーフミラー１
７とをフレーム２０に固定して備えている。ミラー１８
は、その略中央部分が昇降動作軸Ａ及び光照射軸Ｃの直
交位置に位置されて、その反射面を上面として、図１
（Ａ）において左上から右下に向けて傾斜されて、４５
度の傾きでヘッド部１２の各吸着ノズル１の下方に配置
されている。また、ハーフミラー１７は、その略中央部
分が光軸Ｂ及び光照射軸Ｃの直交位置に位置されて、そ
の反射面を上面として、図１（Ａ）において右上から左
下に向けて傾斜されて、４５度の傾きで撮像装置１４の
下方に配置されている。また、照明部３は、光照射軸Ｃ
上におけるハーフミラー１７の下面側に配置されてお
り、光照射軸Ｃ上において、ミラー１８側にハーフミラ
ー１７を透過して光を発光可能となっている。

【００３４】また、昇降動作軸Ａ、光軸Ｂ、及び光照射
軸Ｃの配置関係については、上記において説明したよう
に、昇降動作軸Ａ及び光軸Ｂの夫々と光照射軸Ｃが略直
交し、かつ昇降動作軸Ａ、光軸Ｂ、及び光照射軸Ｃが、
上記電子部品の装着表面と略直交する平面上に配置され
ている場合が好ましい。このような配置状態において
は、ヘッドユニット１０１は簡単な構造でかつコンパク
トな大きさとすることができるからである。なお、上記
配置状態に代えて、昇降動作軸Ａ及び光軸Ｂの夫々と光
照射軸Ｃが略直交し、かつ、上記装着表面に平行であり
かつ上記装着表面よりも上方に位置する光照射軸Ｃを含
む平面に対して、昇降動作軸Ａ上にある吸着ノズル１の
先端部における中心が上記平面よりも上方に位置して、
かつ、光軸Ｂ上にあるレンズ７の中心が上記平面上若し
くは上記平面よりも上方に位置する場合であっても良
い。

【００３５】また、光照射装置１５は、昇降動作軸Ａ上
におけるミラー１８の上方に、光を照射可能な導光板１
９を備えている。また、導光板１９は、昇降動作軸Ａと
直交する方向に光を発光可能な照明部１９ａを備えてお
り、上記方向に発光された光は、導光板１９に備えられ
た反射板により、昇降動作軸Ａ沿いの電子部品２側に反
射されて、電子部品２に照射される。また、導光板１９
には、照明部３より発光され、ミラー１８により反射さ
れて電子部品２に照射される光、及び電子部品２の画像
を形成する光を昇降動作軸Ａ上において遮らないよう
に、昇降動作軸Ａを中心として、上記夫々の光の通過部
分に円状の孔部１９ｂが形成されている。

【００３６】また、導光板１９は、例えば、アクリル板
を用いて、上記アクリル板における図１における下側の
面、すなわち、電子部品２側の面と反対側の面に反射シ
ートが貼り付けられて備えられている。上記アクリル板
の側面に備えられた照明部１９ａより発光された光は、
上記アクリル板の側面より上記アクリル板内部に入り、
上記アクリル板内部において、全反射が繰り返されて、
上記光が拡散される。また、さらに、上記反射シートに
よっても上記拡散された光が電子部品２側に反射される
ことにより、上記アクリル板の上面全体による面発光が
可能となっている。

【００３７】これにより、電子部品２が角部分に丸い形
状を有しているような場合、例えば、チップコンデンサ
等であるような場合にあっては、照明部３より発光され
た光、すなわち、昇降動作軸Ａに沿った光のみでは、上
記電子部品２の輪郭がぼやけてしまう場合がある。この
ような場合に、導光板１９による面発光を用いて、上記
電子部品２に他の方向からの光を照射させることによ
り、上記輪郭を明瞭にすることが可能となる。

【００３８】また、図１（Ａ）に示すように、光照射装
置１５は、光照射装置１５が備える移動装置の一例であ
る移動部１６が備えるモータ若しくは空圧シリンダ等に
よって、光照射装置１５をフレーム２０ごとに一体とし
て光照射軸Ｃに沿って略平行移動可能となっている。具
体的には、ミラー１８が昇降動作軸Ａ上に位置せず、か
つ吸着ノズル１が昇降動作軸Ａに沿って昇降動作を行っ
た場合に吸着ノズル１とミラー１８とが干渉しない位置
である退避位置Ｄと、昇降動作軸Ａ及び光照射軸Ｃの直
交位置にミラー１８の反射面における略中央部分が位置
し、かつ、照明部３より光照射軸Ｃに沿って発光された
光をミラー１８により反射して、吸着ノズル１により吸
着保持されている電子部品２に上記光を照射可能であ
り、かつ上記電子部品２の画像をミラー１８により光照
射軸Ｃに沿って反射可能な反射位置Ｅとの間において、
光照射装置１５が移動可能となっている。これにより、
ヘッド部１２における吸着ノズル１が電子部品２を吸着
保持する際及び電子部品２を回路基板上へ装着する際に
は退避位置Ｄに、電子部品２の画像を撮像する際には、
反射位置Ｅに、光照射装置１５が一体として移動するこ
とが可能となっている。なお、上記において光照射装置
１５が一体として移動する場合に代えて、光照射装置１
５が反射位置Ｅに位置している場合に、昇降動作が行わ
れた吸着ノズル１と干渉する光照射装置１５における構
成部材、例えば、ミラー１８のみを、光照射装置１５が
一体として移動する場合における光照射装置１５の退避
位置Ｄ及び反射位置Ｅの夫々の位置におけるミラー１８
の夫々の位置の間で移動させる場合であってもよい。

【００３９】ここで、ヘッドユニット１０１の構成各部
の配置関係を光照射装置１５における照明部３より発光
される光の経路に沿って説明すると、図１（Ａ）におい
て、反射位置Ｅに位置された状態の光照射装置１５にお
いて、照明部３から光照射軸Ｃに沿った方向に発光され
た光は、ハーフミラー１７を透過して光照射軸Ｃ沿いに
進み、ミラー１８の反射面により昇降動作軸Ａに沿った
方向における図示上向きに反射される。反射された光
は、導光板１９における孔部１９ｂを透過して、吸着ノ
ズル１に吸着保持されている電子部品２に図示下方より
照射される。これにより、電子部品２の画像が、昇降動
作軸Ａ沿いに導光板１９における孔部１９ｂを透過して
ミラー１８の反射面により光照射軸Ｃに沿った方向に反
射され、ハーフミラー１７の反射面により光軸Ｂに沿っ
た方向における図示上向きに反射される。反射された画
像は、撮像装置１４におけるレンズ７によりＣＣＤ９上
に結像されて、ＣＣＤ９にて撮像される。

【００４０】また、上記各部により構成されるヘッド部
１２、撮像装置１４、及び光照射装置１５は、ヘッドユ
ニット１０１として一体移動可能となっている。また、
ヘッドユニット１０１全体の動作の制御は制御部１３に
より行われ、制御部１３において、カメラユニット１０
より出力された画像信号の認識処理、光照射装置１５に
おける照明部３及び導光板１９の照明部１９ａ夫々の照
度及び点灯／消灯動作、及び光照射装置１５の移動動作
の制御が行われる。

【００４１】また、撮像装置１４において、カメラユニ
ット１０は、各ＣＣＤ９に対して撮像タイミング信号の
出力、各ＣＣＤ９より出力された撮像データ信号の画像
信号化処理、及び各画像信号の制御部１３への出力を行
うことができるため、これらの機能により、撮像装置１
４は、各レンズ７により結像された画像を各ＣＣＤ９に
より同時的に撮像させ、その撮像された各ＣＣＤ９から
各撮像データ信号を順次出力させ、カメラユニット１０
にて順次各撮像データ信号の画像信号化処理を行い、各
画像信号を制御部１３へ順次出力していくことにより、
同時的撮像かつ順次画像出力という機能を実現可能と構
成されている。

【００４２】また、撮像装置１４における各ＣＣＤ９に
よる各電子部品２の画像の撮像は、ヘッド部１２におけ
る各吸着ノズル１が各電子部品２を吸着保持した後、ヘ
ッドユニット１０１が上記各電子部品２の吸着保持の位
置より回路基板の上方までの移動を完了して、ヘッド部
１２により電子部品２を回路基板上へ装着するまでの間
に実施される。

【００４３】次に、制御部１３による各照明部３の照度
の個別制御について説明する。図２は、各吸着ノズル１
に吸着保持された各電子部品２の下側表面における各照
明部３により照射された光の照度と各照明部３における
電流の関係を示す説明図である。

【００４４】図２に示すように、一定の電流により各照
明部３を点灯させた場合には、各電子部品２の表面にお
ける照度は、配列された全吸着ノズル１の中央付近の吸
着ノズル１においては、各吸着ノズル１に吸着保持され
ている電子部品２の表面における平均の照度に対して強
くなり、端部の吸着ノズル１においては、上記平均の照
度に対して弱くなる。このため、制御部１３において各
照明部３を点灯させる電流を、上記中央付近の吸着ノズ
ル１に対応する各照明部３の電流を上記一定の電流より
も小さく、上記端部の吸着ノズル１に対応する各照明部
３の電流を上記一定の電流よりも大きくするように制御
することにより、各電子部品２の表面における照度を略
一定とさせている。これにより、各ＣＣＤ９において撮
像される各電子部品２の画像の明度をより均一的とし、
撮像状態を安定させることができる。

【００４５】また、各照明部３は個別に交換可能に構成
されており、各照明部３の一部又は全部を交換すること
により、照明色、照明角度、又は照度等を変更すること
もできる。

【００４６】以上のように構成されたヘッドユニット１
０１の各動作についての動作タイミングチャートを図３
に示す。

【００４７】図３に示すように、各吸着ノズル１が各電
子部品２を吸着保持する電子部品吸着動作を行っている
時には、光照射装置１５は図１（Ａ）に示す退避位置Ｄ
にあり、吸着ノズル１の吸着動作を妨げない。吸着ノズ
ル１が電子部品２を吸着保持した後、ヘッドユニット１
０１のヘッド部１２は移動動作を開始する。ヘッド部１
２が移動動作を開始後、光照射装置１５は移動部１６に
より図１（Ａ）に示す反射位置Ｅに移動される。

【００４８】光照射装置１５が反射位置Ｅに移動後、導
光板１９の照明部１９ａが点灯されるとともに照明部３
が点灯され、ミラー１８を介しての照明部３の間接的な
光の照射により、各吸着ノズル１に吸着保持された各電
子部品２の画像がミラー１８及びハーフミラー１７を介
して、撮像装置１４において各レンズ７によりＣＣＤ９
上に結像され、各ＣＣＤ９に同時的に撮像される。

【００４９】各ＣＣＤ９の撮像が完了後、導光板１９の
照明部１９ａ及び照明部３を消灯させ、移動部１６によ
り光照射装置１５を退避位置Ｄに移動させる。それとと
もに、各ＣＣＤ９から出力される撮像データ信号をカメ
ラユニット１０で信号処理し、画像信号として制御部１
３に出力される。このとき、各ＣＣＤ９から出力される
撮像データ信号は重なることなく順次出力されるため、
カメラユニット１０においても順次信号処理され、画像
信号として制御部１３に順次出力される。このため、画
像信号を受け取って認識処理を行う制御部１３における
認識処理部は、各画像信号用のインターフェースや処理
系を１系統だけ備えていればよいことになり、認識処理
部の規模が小さくてすむのでこのようなヘッドユニット
１０１を備える電子部品実装装置のコストを低く抑える
ことができる。

【００５０】また、ここで、各吸着ノズル１に対して、
各吸着ノズル１による吸着保持された各電子部品２の回
路基板上への装着順序を予め決めておき、その順序に対
応した順番で各ＣＣＤ９の画像信号の出力を行えば、１
番目に出力される画像信号の認識処理が終了した時点で
１番目に装着される電子部品２の装着動作が開始可能と
なる。

【００５１】その後、移動動作を行っていたヘッド部１
２の吸着ノズル１が回路基板上に到達し、ヘッド部１２
の移動動作が停止され、制御部１３による画像信号の認
識結果に基づいて、制御部１３により、ヘッド部１２及
び各吸着ノズル１の各動作が制御されて、各電子部品２
の回路基板上への装着が上記順序にて順次行われる。

【００５２】また、各吸着ノズル１により吸着保持され
た全ての電子部品２の画像信号の認識処理を終了させる
前に、ヘッド部１２による各電子部品２の装着動作が開
始されるような場合であっても、各画像信号の認識処理
は上記装着順序にて行われているため、装着動作が開始
可能となっている電子部品２の装着動作を、１番目に装
着される電子部品２より順次実施しながら、並行して画
像信号の認識処理がまだ終わっていない電子部品２の画
像信号の認識処理を順次行い、電子部品２の装着動作を
順次開始可能とさせて行くことができる。

【００５３】ここで、具体例として図３において説明す
ると、各電子部品２が回路基板へ装着される順序により
１番目に装着される電子部品２を電子部品（Ｎｏ．
１）、以降順に２番目に装着される電子部品（Ｎｏ．
２）・・・ｎ番目に装着される電子部品（Ｎｏ．ｎ）と
すると、各電子部品２の画像の撮像後、電子部品（Ｎ
ｏ．１）の画像信号からの順次認識処理の実施中に、ヘ
ッドユニット１０１は移動動作が完了して各電子部品２
の装着動作に移ろうとするが、電子部品（Ｎｏ．１）か
ら（Ｎｏ．３）までは既に装着動作可能となっているた
め、電子部品（Ｎｏ．１）より順次装着動作が行われ、
その間に並行して４番目以降の電子部品（Ｎｏ．ｎ）の
画像信号の認識処理が行われることになる。

【００５４】これにより、全ての電子部品の吸着保持状
態の画像の認識処理が終了しなくても、上記認識処理作
業と並行して、各電子部品の装着動作を行うことができ
るような電子部品の実装に要する時間を効率的に短縮化
させる実装方法が実現可能となる。

【００５５】なお、この各ＣＣＤ９の画像信号の出力の
順序は、ヘッド部１２の移動毎に同じであっても良い
し、移動毎に制御部１３によって最適な順序に変える場
合であっても良い。

【００５６】また、電子部品２の回路基板への装着順序
と各吸着ノズル１の配列順は、無関係としてもよく、制
御部１３において各電子部品２が吸着保持される吸着ノ
ズル１を任意に設定することが可能である。

【００５７】また、撮像装置１４において、レンズ７及
びＣＣＤ９が吸着ノズル１と同数ではなく、吸着ノズル
１よりも少ない個数備えられているような場合において
も、各電子部品２の画像を段階的に各ＣＣＤ９により撮
像し、各ＣＣＤ９より各画像の撮像データ信号を順次カ
メラユニット１０に出力することにより、この各ＣＣＤ
９への段階的な撮像に要する時間が、ヘッドユニット１
０１の移動及び各電子部品２の実装に要する時間に対し
て時間ロスとなるような影響がない程の短い時間であれ
ば、上記と同様に電子部品の実装に要する時間を効率的
に短縮化させる実装方法が実現可能となる。

【００５８】また、ヘッド部１２が備える各吸着ノズル
１及び撮像装置１４が備える各レンズ７は、個別に取付
及び取外し可能となっている。これにより、例えば、Ｑ
ＦＰのような大きな電子部品４０を回路基板に装着する
ような場合には、ヘッド部１２において、各吸着ノズル
１のうち、１つの吸着ノズル１を電子部品４０を吸着保
持可能なＱＦＰ対応の吸着ノズルに交換するとともに、
撮像装置１４において、上記交換された吸着ノズルに対
応するレンズ７を、ＱＦＰの画像撮像対応のレンズ、例
えば、大視野高解像度レンズのようなレンズに交換する
ことにより、電子部品４０の回路基板への装着に対応可
能となる。

【００５９】また、例えば、このように電子部品２と電
子部品４０といったように複数の種類の電子部品をヘッ
ド部１２の各吸着ノズル１により吸着保持して回路基板
上へ装着するような場合においては、撮像装置１４によ
る電子部品２及び電子部品４０の全ての画像の撮像後
に、電子部品２及び電子部品４０を回路基板上へ装着す
る場合に代えて、撮像装置１４による電子部品２の画像
の撮像後、電子部品２を回路基板上へ装着し、その後、
撮像装置１４による電子部品４０の画像を撮像して、電
子部品４０を回路基板上へ装着するような場合であって
もよい。なお、電子部品４０の撮像及び装着が、電子部
品２よりも先に行うような場合であってもよい。

【００６０】なお、各ＣＣＤ９による各電子部品２の画
像の撮像時、又は制御部１３の認識処理部における各Ｃ
ＣＤ９にて撮像された画像の画像信号の認識処理におい
て、撮像エラー又は認識エラーが発生した場合には、撮
像エラー又は認識エラーが発生したＣＣＤ９に対応する
吸着ノズル１による電子部品２の装着動作を行わないよ
うに制御部１３において制御される。

【００６１】本発明の上記実施形態によれば、以下のよ
うな種々の効果を得ることができる。

【００６２】まず、上記実施形態のおけるヘッドユニッ
ト１０１においては、昇降動作軸Ａ及び光照射軸Ｃの直
交位置にミラー１８を、光軸Ｂ及び光照射軸Ｃの直交位
置にハーフミラー１７を、夫々の反射面を上面として互
いの反射面が向い合う方向に傾斜させて設置し、光照射
軸Ｃ上におけるハーフミラー１７の下面側に照明部３を
設置することにより、照明部３により光照射軸Ｃ沿いに
発光された光はハーフミラー１７を透過してミラー１８
により昇降動作軸Ａに沿った方向に反射されて、電子部
品２に照射可能であり、かつ、電子部品２の画像は、ミ
ラー１８により光照射軸Ｃに沿った方向に反射され、ハ
ーフミラー１７により光軸Ｂに沿った方向に反射されて
撮像装置１４により電子部品２の画像を撮像することが
できる。つまり、ハーフミラー１７を用いることによ
り、光照射軸Ｃ上に照明部３を設置しながら、電子部品
２の画像を形成する光と照明部３との干渉を防止するこ
とが可能となっている。これにより、照明部３より発光
された光を反射するミラー１８及び電子部品２の画像を
反射するハーフミラー１７における吸着ノズル１のスト
ローク方向における寸法を短縮化することが可能とな
る。従って、ヘッド部１２における各吸着ノズル１の昇
降動作のストロークを短くすることができ、上記昇降動
作に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。さら
に、このようなヘッドユニット１０１の上記ストローク
方向における小型化及び軽量化を図ることも可能とな
り、電子部品装着装置がこのようなヘッドユニット１０
１を備えるような場合にあっては、ヘッドユニット１０
１による電子部品の装着作業に要する時間を短縮化さ
せ、装着作業の効率化を図ることが可能となる。

【００６３】また、光照射装置１５は、光照射装置１５
が備える移動部１６によって、光照射装置１５をフレー
ム２０ごとに一体として光照射軸Ｃに沿って平行移動可
能となっており、ヘッド部１２における吸着ノズル１が
電子部品２を吸着保持する際及び電子部品２を回路基板
上へ装着する際には、吸着ノズル１の昇降動作を妨げな
い退避位置Ｄに移動し、電子部品２の画像を撮像する際
には、電子部品２に光を照射可能かつ電子部品２の画像
を反射可能な反射位置Ｅに、光照射装置１５が一体とし
て移動することが可能となっている。移動部１６により
光照射装置１５の一体としての移動が可能となっている
ことにより、このような移動を繰り返し行った場合にお
いても、光照射装置１５内におけるミラー１８及びハー
フミラー１７の相対的な配置関係は安定されて保たれる
ため、上記配置関係の崩れにより上記配置関係の調整作
業を行う頻度を少なくすることができ、ヘッドユニット
１０１による電子部品の装着作業の効率化を図ることが
可能となる。

【００６４】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。

【００６５】

【発明の効果】本発明の上記第１態様又は上記第２態様
によれば、電子部品装着装置用のヘッドユニットにおい
ては、昇降動作軸及び光照射軸の直交位置に反射鏡を設
置し、光軸及び上記光照射軸の直交位置に半透過反射鏡
を設置し、上記光照射軸上における上記半透過反射鏡の
上記反射鏡の設置方向と反対側に照明部を設置すること
により、上記照明部により上記光照射軸沿いに発光され
た光は上記半透過反射鏡を透過して上記反射鏡により上
記昇降動作軸に沿った方向に反射されて電子部品に照射
可能であり、かつ、上記電子部品の画像は、上記反射鏡
により上記光照射軸に沿った方向に反射され、上記半透
過反射鏡により上記光軸に沿った方向に反射されて撮像
装置により上記電子部品の画像を撮像することができ
る。つまり、上記半透過反射鏡を用いることにより、上
記光照射軸上に上記照明部を設置しながら、上記電子部
品の画像を形成する光と上記照明部との干渉を防止する
ことが可能となっている。これにより、上記照明部より
発光された光を反射する上記反射鏡及び上記電子部品の
画像を反射する上記半透過反射鏡における吸着保持部材
の昇降動作方向における寸法を短縮化することが可能と
なる。従って、上記ヘッドユニットにおける上記吸着保
持部材の上記昇降動作のストロークを短くすることがで
き、上記昇降動作に要する時間の短縮化を図ることが可
能となる。さらに、上記ヘッドユニットの上記ストロー
ク方向における小型化及び軽量化を図ることも可能とな
り、電子部品装着装置が上記ヘッドユニットを備えるよ
うな場合にあっては、上記ヘッドユニットによる電子部
品の装着作業に要する時間を短縮化させ、装着作業の効
率化を図ることが可能となる。

【００６６】本発明の上記第３態様によれば、光照射装
置は、上記光照射装置が備える反射鏡を反射位置と退避
位置との間において移動させる移動装置を備えることに
より、ヘッドユニットにおいて、吸着保持部材の昇降動
作が行われる場合、つまり、上記吸着保持部材による電
子部品の吸着取出し、及び上記電子部品の回路基板への
装着動作の際に、上記反射位置、つまり上記吸着保持部
材の下方位置である昇降動作軸及び光照射軸の直交位置
に位置している上記反射鏡を、上記移動装置により上記
退避位置に移動させることができ、上記吸着保持部材の
上記昇降動作を妨げない状態とさせることができる。従
って、上記吸着保持部材の上記昇降動作を上記反射鏡と
干渉させることなく行うことができかつ上記第１態様又
は第２態様による効果を得ることができる上記ヘッドユ
ニットを提供することが可能となる。

【００６７】本発明の上記第４態様によれば、光照射装
置は、上記光照射装置における反射鏡及び半透過反射鏡
を、夫々の相対的な配置関係を保持したまま反射位置と
退避位置との間において移動可能な移動装置を備えるこ
とにより、ヘッドユニットにおいて、吸着保持部材の昇
降動作が行われる場合、つまり、上記吸着保持部材によ
る電子部品の吸着取出し、及び上記電子部品の回路基板
への装着動作の際に、上記反射位置、つまり上記吸着保
持部材の下方位置である昇降動作軸及び光照射軸の直交
位置に位置している上記反射鏡を、上記半透過反射鏡と
ともに夫々の相対的な配置関係を保持したまま、上記移
動装置により上記退避位置に移動させることができ、上
記吸着保持部材の上記昇降動作を妨げない状態とさせる
ことができる。よって、上記吸着保持部材の上記昇降動
作を繰り返し行ったような場合であっても、上記光照射
装置内における上記反射鏡及び上記半透過反射鏡の上記
相対的な配置関係は安定されて保たれるため、上記配置
関係の崩れにより上記配置関係の調整作業を行う頻度を
少なくすることができ、上記第１態様又は第２態様によ
る効果を得ることができる上記ヘッドユニットを提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態にかかる電子部品装着装
置用のヘッドユニットの構造を示す模式説明図であり、
（Ａ）は、ヘッドユニットにおける模式的な縦断面の構
造を示す模式説明図であり、（Ｂ）は、ヘッドユニット
における一部透過させた概略底面の模式説明図である。

【図２】 上記実施形態にかかる照明部における照度と
電流の関係を示す説明図である。

【図３】 上記実施形態にかかるヘッドユニットにおけ
る各動作の動作タイミングチャートである。

【図４】 従来の電子部品装着装置用のヘッドユニット
の構造を示す模式説明図である。

【符号の説明】

１…吸着ノズル、２…電子部品、３…照明部、７…レン
ズ、８…鏡筒、９…ＣＣＤ、１０…カメラユニット、１
２…ヘッド部、１３…制御部、１４…撮像装置、１５…
光照射装置、１６…移動部、１７…ハーフミラー、１８
…ミラー、１９…導光板、１９ａ…照明部、１９ｂ…孔
部、２０…フレーム、４０…電子部品、１０１…ヘッド
ユニット、Ａ…昇降動作軸、Ｂ…光軸、Ｃ…光照射軸、
Ｄ…退避位置、Ｅ…反射位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 昌治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA02 AA11 CC04 DD03 DD13 EE02 EE03 EE24 EE25 EE33 EE35 EE37 FF24 FF26 FF28 FF31 FG02 5F047 FA12 FA73

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品（２）を吸着保持して回路基板
   における電子部品の装着表面に装着するヘッドユニット
   （１０１）において、 昇降動作軸（Ａ）に沿って昇降動作が可能でかつ上記電
   子部品（２）を吸着保持する吸着保持部材（１）と、 光軸（Ｂ）上にレンズ（７）及び上記レンズ（７）に対
   応する撮像素子（９）を備え、かつ上記吸着保持部材
   （１）に吸着保持された電子部品（２）の画像を上記レ
   ンズ（７）により上記撮像素子（９）上に結像させて上
   記撮像素子（９）に撮像させる撮像装置（１４）と、 光照射軸（Ｃ）に沿って光を発光可能な照明部（３）を
   備える光照射装置（１５）とを備え、 上記吸着保持部材（１）の上記昇降動作軸（Ａ）と上記
   光照射軸（Ｃ）とは直交するように配置され、 上記撮像装置（１４）の上記光軸（Ｂ）と上記光照射軸
   （Ｃ）とは直交するように配置され、 上記光照射装置（１５）は、 上記昇降動作軸（Ａ）及び上記光照射軸（Ｃ）の直交位
   置に設置され、かつ上記光照射軸（Ｃ）又は上記昇降動
   作軸（Ａ）のいずれか一方の方向に沿った光を他方の方
   向に沿いかつ上記他方の方向に沿った光を上記一方の方
   向に沿って反射可能な反射鏡（１８）と、 上記光軸（Ｂ）及び上記光照射軸（Ｃ）の直交位置に設
   置され、かつ上記反射鏡（１８）により反射された上記
   光照射軸（Ｃ）に沿った光を上記光軸（Ｂ）に沿った方
   向に反射可能で、かつ上記照明部（３）より上記光照射
   軸（Ｃ）に沿って発光された光を透過可能な半透過反射
   鏡（１７）とを備えて、 上記光照射軸（Ｃ）に沿って上記照明部（３）より発光
   された光は、上記半透過反射鏡（１７）を透過し、上記
   反射鏡（１８）により上記昇降動作軸（Ａ）に沿った方
   向に反射され、上記吸着保持状態の上記電子部品（２）
   に照射され、 上記電子部品（２）の画像が、上記反射鏡（１８）によ
   り上記光照射軸（Ｃ）に沿った方向に反射され、上記半
   透過反射鏡（１７）により上記光軸（Ｂ）に沿った方向
   に反射され、上記レンズ（７）により上記撮像素子
   （９）上に結像されて上記撮像素子（９）に撮像される
   ことを特徴とする電子部品装着装置用のヘッドユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 上記昇降動作軸（Ａ）と、上記光軸
   （Ｂ）と、及び上記光照射軸（Ｃ）は、上記回路基板に
   おける上記電子部品の装着表面と略直交する平面上にあ
   る請求項１に記載の電子部品装着装置用のヘッドユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 上記光照射装置（１５）は、 上記光照射装置（１５）が上記照明部（３）より上記光
   照射軸（Ｃ）に沿って発光された光を上記反射鏡（１
   ８）により反射して上記吸着保持状態の上記電子部品
   （２）に照射可能でありかつ上記電子部品（２）の画像
   を上記反射鏡（１８）により上記光照射軸（Ｃ）に沿っ
   て反射可能な反射位置（Ｅ）と、上記吸着保持部材
   （１）の上記昇降動作の際に上記吸着保持部材（１）と
   上記反射鏡（１８）との干渉を退避可能な退避位置
   （Ｄ）との間において、上記光照射軸（Ｃ）に沿って上
   記反射鏡（１８）を往復移動可能な移動装置（１６）を
   さらに備え、 上記吸着保持部材（１）の上記昇降動作は、上記移動装
   置（１６）による上記反射鏡（１８）の上記反射位置
   （Ｅ）より上記退避位置（Ｄ）への移動後に行われる請
   求項１又は２に記載の電子部品装着装置用のヘッドユニ
   ット。
4. 【請求項４】 上記移動装置（１６）は、上記光照射軸
   （Ｃ）に沿って上記反射鏡（１８）及び上記半透過反射
   鏡（１７）を互いの相対的な配置関係を保持したまま移
   動させる請求項３に記載の電子部品装着装置用のヘッド
   ユニット。