特許 6008946 部品実装機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6008946

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】部品実装機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20161006BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 Z

   H05K13/08 Q

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-510063(P2014-510063)

(86)(22)【出願日】2013年1月24日

(86)【国際出願番号】JP2013051503

(87)【国際公開番号】WO2013153834

(87)【国際公開日】20131017

【審査請求日】2015年11月30日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/059965

(32)【優先日】2012年4月12日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/069630

(32)【優先日】2012年8月1日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/080167

(32)【優先日】2012年11月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】山蔭 勇介

(72)【発明者】

【氏名】吉野 朋治

【審査官】 中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９７５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−９４２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７２４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２２９７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｈ０５Ｋ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルを有する部品装着ヘッドと、
前記部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と前記吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して前記撮像基準部に対する前記吸着部品の位置を検出する吸着部品位置検出装置と、
を備える部品実装機であって、
前記吸着部品位置検出装置は、前記部品実装機の基台側に設けられ撮像素子およびレンズを有する撮像部と、
前記撮像素子、前記レンズおよび前記撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材と、
を備え、
前記第１屈折部材は、前記撮像素子、前記レンズおよび前記吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられていることを特徴とする部品実装機。

【請求項2】

前記吸着部品位置検出装置は、前記第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備え、
前記第２屈折部材は、前記第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられている請求項１に記載の部品実装機。

【請求項3】

前記部品装着ヘッドは、複数の前記吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドであり、
前記円周の直径が異なる複数の前記部品装着ヘッドの前記吸着部品の高さに合わせて、複数の前記第２屈折部材が同心円状に配置されている請求項２に記載の部品実装機。

【請求項4】

前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、
前記第１屈折部材は、前記光源よりも前記撮像部側に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品実装機。

【請求項5】

前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、
前記撮像部は、前記光源から照射され前記撮像基準部および前記吸着部品で反射した反射光のうち、主として前記部品実装機の高さ方向と平行な光が前記撮像素子に達するように絞りが設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品実装機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して、撮像基準部に対する吸着部品の位置を検出可能な部品実装機に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装機では、部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と吸着部品とを同時に撮像して、撮像された画像から吸着部品の位置ずれや角度ずれを検出している。そして、位置ずれや角度ずれの検出結果に基づいて、吸着部品の実装位置を補正している。

【0003】

また、部品実装機では、部品の実装に要するタクトタイムを短縮するために、部品装着ヘッドの移動速度の高速化が図られている。部品装着ヘッドの移動速度を高速にすると、撮像時の露光時間が短縮されるため、カメラの絞りを開き、カメラの受光量を増大させる必要がある。しかしながら、カメラの絞りを開くと、カメラの被写界深度が浅くなり、撮像基準部と吸着部品の両方に焦点を合わせることが困難になる。このことは、厚みの異なる吸着部品を同時に撮像する場合においても同様である。

【0004】

このような課題に関連した発明として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の発明が知られている。特許文献１に記載の位置検出装置は、吸着ピペットに吸着される部品よりも上方のマウントヘッド側に、位置マーキング装置および光学的結像装置を備え、部品の近傍に摺りガラスを備えている。そして、光学的結像装置を介して摺りガラス上に位置マーキング装置を投影して、位置マーキング装置と部品とを撮像している。

【0005】

特許文献２に記載の第１発明に係る表面実装機は、カメラの焦点位置より高位置に基準マークとレンズを備えており、レンズは、カメラの焦点位置を基準マークの高さまで上方に延長することができる。また、特許文献２に記載の第２発明に係る表面実装機は、基準マークにカメラの焦点を合わせるレンズがカメラ側に設けられており、基準マークがカメラの上方を通過する際に、レンズをカメラの撮像範囲内に移動させ、実装用部品がカメラの上方を通過する際に、レンズをカメラの撮像範囲外に退けるアクチュエータを備えている。なお、特許文献２に記載のカメラは、撮像素子としてＣＣＤリニアセンサを用いており、実装用部品や基準マークを一次元的に撮像することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２００１−５１８７２３号公報

【特許文献2】特開２００５−１９７５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、光学的結像装置がマウントヘッド側に設けられており、マウントヘッドの構成が複雑になり、マウントヘッドが大型化、重量化する。また、マウントヘッドの移動時に、光学的結像装置や摺りガラスが部品と干渉する可能性がある。前者については、特許文献２に記載の第１発明についても同様である。

【0008】

特許文献２に記載の第２発明は、アクチュエータによって、レンズをカメラの撮像範囲内または撮像範囲外に移動させるものであり、基準マークと実装用部品とを同時に撮像することができない。また、特許文献２に記載の第２発明では、基準マークを備えるヘッドユニットの移動に伴って、アクチュエータを駆動させる必要があり、制御が複雑になる。

【0009】

さらに、特許文献２に記載のカメラは、撮像素子としてＣＣＤリニアセンサを用いているので、二次元的な撮像を行うことができない。例えば、ロータリヘッドでは、複数の吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されており、各吸着ノズルに実装用部品がそれぞれ吸着保持される。このような場合に、ＣＣＤリニアセンサでは、基準マークと複数の実装用部品を同時に撮像することができない。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、部品装着ヘッドを移動させて撮像する際に、撮像基準部と吸着部品とを同時に撮像する光学系が吸着部品と干渉することを防止するとともに、部品装着ヘッドを軽量化することが可能な部品実装機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載の部品実装機は、部品を吸着して基板に装着する吸着ノズルを有する部品装着ヘッドと、前記部品装着ヘッドに設けられる撮像基準部と前記吸着ノズルに吸着される吸着部品とを同時に撮像して前記撮像基準部に対する前記吸着部品の位置を検出する吸着部品位置検出装置と、を備える部品実装機であって、前記吸着部品位置検出装置は、前記部品実装機の基台側に設けられ撮像素子およびレンズを有する撮像部と、前記撮像素子、前記レンズおよび前記撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材と、を備え、前記第１屈折部材は、前記撮像素子、前記レンズおよび前記吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられていることを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載の部品実装機は、請求項１に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備え、前記第２屈折部材は、前記第２光路の焦点位置よりも低位置且つ前記基台側に設けられている。

【0013】

請求項３に記載の部品実装機は、請求項２に記載の部品実装機において、前記部品装着ヘッドは、複数の前記吸着ノズルが軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドであり、前記円周の直径が異なる複数の前記部品装着ヘッドの前記吸着部品の高さに合わせて、複数の前記第２屈折部材が同心円状に配置されている。

【0014】

請求項４に記載の部品実装機は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、前記第１屈折部材は、前記光源よりも前記撮像部側に設けられている。

【0015】

請求項５に記載の部品実装機は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品実装機において、前記吸着部品位置検出装置は、前記撮像基準部および前記吸着部品に光を照射する光源を備え、前記撮像部は、前記光源から照射され前記撮像基準部および前記吸着部品で反射した反射光のうち、主として前記部品実装機の高さ方向と平行な光が前記撮像素子に達するように絞りが設定されている。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に記載の部品実装機によれば、吸着部品位置検出装置は、撮像素子、レンズおよび撮像基準部を結ぶ第１光路の焦点位置を変更する第１屈折部材を備えている。そのため、吸着部品と異なる高さに配置される撮像基準部に対する第１光路の焦点位置を変更することができ、撮像基準部と吸着部品の両方に焦点を合わせることができる。また、第１屈折部材は、撮像素子、レンズおよび吸着部品を結ぶ第２光路の焦点位置よりも低位置に設けられているので、部品装着ヘッドを移動させながら撮像する際に、第１屈折部材と吸着部品とが干渉しない。そのため、第１屈折部材と吸着部品との干渉を回避する機構を設ける必要が無く、吸着部品位置検出装置を小型化することができる。さらに、第１屈折部材は、部品実装機の基台側に設けられているので、部品装着ヘッド側に第１屈折部材を設ける場合と比べて、部品装着ヘッドの構成を簡素にすることができ、部品装着ヘッドを軽量化することができる。

【0017】

請求項２に記載の部品実装機によれば、吸着部品位置検出装置は、第２光路の焦点位置を変更する第２屈折部材を備えるので、吸着部品の高さに合わせて、第２光路の焦点位置を変更することができる。また、第２屈折部材は、第２光路の焦点位置よりも低位置且つ基台側に設けられているので、第１屈折部材において既述の効果と同様の効果を得ることができる。

【0018】

請求項３に記載の部品実装機によれば、吸着ノズルが回動する円周の直径が異なる複数の部品装着ヘッドの吸着部品の高さに合わせて、複数の第２屈折部材が同心円状に配置されている。そのため、各部品装着ヘッドの吸着部品の高さに合わせて、第２光路の焦点位置をそれぞれ設定することができ、部品装着ヘッドを交換する度に第２屈折部材を交換する必要がなく、作業工数の低減を図ることができる。

【0019】

請求項４に記載の部品実装機によれば、第１屈折部材は、撮像基準部および吸着部品に光を照射する光源よりも撮像部側に設けられている。そのため、光源から照射された光が、直接第１屈折部材に導光されて第１屈折部材で反射することを防止できる。したがって、反射光によって、撮像基準部および吸着部品の撮像に悪影響を与えることが防止される。

【0020】

請求項５に記載の部品実装機によれば、前記撮像部は、光源から照射され撮像基準部および吸着部品で反射した反射光のうち、主として部品実装機の高さ方向と平行な光が撮像素子に達するように絞りが設定されている。そのため、撮像基準部および吸着部品の撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部および吸着部品の位置認識時の誤認識を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】部品実装機の一例を示す斜視図である。

【図2】吸着部品位置検出装置の一例を模式的に示す構成図である。

【図3】第１屈折部材の有無による光路長の変化を説明する説明図である。

【図4】３つの第２屈折部材が同心円状に配置されている状態を示す平面図である。

【図5】反射光の透過と撮像部の絞りとの関係を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。

【0023】

（１）部品実装機
図１は、部品実装機の一例を示す斜視図である。同図では、基板の搬送方向を横方向（矢印Ｘ方向）とし、水平面内で横方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向を縦方向（矢印Ｙ方向）とする。また、水平面の法線方向を高さ方向（矢印Ｚ方向）とする。部品実装機１は、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５、吸着部品位置検出装置６および制御装置７を有しており、これらは基台８に組み付けられている。なお、基台８は、システムベース２に対して縦方向（矢印Ｙ方向）に移動可能に装架されている。

【0024】

基板搬送装置３は、基板を実装位置に搬入出する。基板搬送装置３は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の中央付近に配設されており、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの搬送装置である。第１搬送装置３１は、基台８上に横方向（矢印Ｘ方向）と平行に並設される一対のガイドレールと、一対のガイドレールに案内され基板を載置して搬送する一対のコンベアベルトと、を有している。また、第１搬送装置３１には、実装位置まで搬送された基板を基台８側から押し上げて位置決めする図示しないクランプ装置が設けられている。第２搬送装置３２は、第１搬送装置３１と同様の構成を有している。

【0025】

部品供給装置４は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の前部（同図の紙面左方向側）に設けられており、カセット式の複数のフィーダ４１がフィーダホルダに着脱可能に取り付けられている。フィーダ４１は、フィーダ本体４２と、フィーダ本体４２に回転可能かつ着脱可能に装着された供給リール４３と、フィーダ本体４２の先端側（部品実装機１の中央寄り）に設けられた部品供給部４４と、を備えている。供給リール４３は部品を供給する媒体であり、所定個数の部品を一定の間隔で保持した図示しないキャリアテープが巻回されている。キャリアテープの先端が部品供給部４４まで引き出されて、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。フィーダ４１は、例えば、チップ部品などの比較的小型の部品を供給することができる。

【0026】

部品移載装置５は、部品供給装置４から部品を吸着して、実装位置に搬入された基板上に部品を実装する。部品移載装置５は、横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの移載装置である。部品移載装置５は、部品実装機１の縦方向（矢印Ｙ方向）の後部（同図の紙面右方向奥側）から前部（同図の紙面左方向手前側）の部品供給装置４の上方にかけて配設されている。部品移載装置５は、ヘッド駆動機構５１および部品装着ヘッド５２を有している。

【0027】

ヘッド駆動機構５１は、部品装着ヘッド５２を横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に駆動することができる。部品装着ヘッド５２は、複数の吸着ノズル５３を有しており、吸着ノズル５３の先端部でそれぞれ部品を吸着して、実装位置に搬入された基板上に部品を実装する。なお、第１搬送装置３１および第２搬送装置３２で交互に基板を搬入および搬出して、部品移載装置５で交互に部品の実装を行うことができる。

【0028】

部品供給装置４と基板搬送装置３の間の基台８上には、部品の保持位置を検出する吸着部品位置検出装置６が設けられている。吸着部品位置検出装置６は、吸着ノズル５３に吸着された部品（以下、吸着部品ＰＡという。）の位置ずれ及び角度ずれを検出することができる。位置ずれ及び角度ずれの検出結果は、吸着部品ＰＡの実装位置を補正する際に用いる。吸着部品位置検出装置６の詳細は後述する。

【0029】

部品実装機１は、カバー前側上部に配設される制御装置７によって制御することができる。制御装置７は、図示しないＣＰＵおよびメモリを有しており、メモリに記憶されている部品装着プログラムを実行することによって、部品実装機１を駆動することができる。つまり、制御装置７は、部品装着プログラムに基づいて、基板搬送装置３、部品供給装置４、部品移載装置５および吸着部品位置検出装置６を駆動して、基板に部品を実装する。

【0030】

まず、ヘッド駆動機構５１が駆動して、部品装着ヘッド５２が部品供給装置４に移動する。そして、複数の吸着ノズル５３が部品をそれぞれ吸着する。すべての吸着ノズル５３に部品が吸着されると、ヘッド駆動機構５１が駆動して部品装着ヘッド５２が移動する。部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上に到達すると、後述する撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡとが同時に撮像される。その後、部品装着ヘッド５２は、所定位置に位置決めされた基板上に移動する。このとき、部品装着ヘッド５２は、吸着部品位置検出装置６によって検出された位置ずれ及び角度ずれに基づいて、移動位置が補正される。そして、部品装着ヘッド５２は、基板に部品を実装し、最後に部品供給装置４に戻る。部品実装機１は、この一連の動作を繰り返すことにより、基板に複数の部品を実装することができる。

【0031】

（２）吸着部品位置検出装置
吸着部品位置検出装置６は、部品装着ヘッド５２に設けられる撮像基準部５Ｍと吸着ノズル５３に吸着される吸着部品ＰＡとを同時に撮像して撮像基準部５Ｍに対する吸着部品ＰＡの位置を検出する。図２は、吸着部品位置検出装置の一例を模式的に示す構成図である。同図では、部品装着ヘッド５２は、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる２つの部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄとして併記されている。また、部品装着ヘッド５２ａの吸着ノズル５３を吸着ノズル５３１とし、吸着ノズル５３１に吸着される吸着部品ＰＡを吸着部品ＰＡ１とする。同様に、部品装着ヘッド５２ｄの吸着ノズル５３を吸着ノズル５３４とし、吸着ノズル５３４に吸着される吸着部品ＰＡを吸着部品ＰＡ２とする。なお、本明細書では、吸着部品ＰＡ１、ＰＡ２を特定しない場合をはじめ、適宜、吸着部品ＰＡとして説明する。

【0032】

撮像基準部５Ｍは、光源６４から照射された光を反射する反射部材であり、複数個（例えば４個）の撮像基準部５Ｍが横方向（矢印Ｘ方向）および縦方向（矢印Ｙ方向）に所定間隔離間して配置されている。図２に示すように、撮像基準部５Ｍは、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄの外周側、かつ、吸着部品ＰＡ１、ＰＡ２と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられている。これにより、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄが基板上を移動する際に、既に実装されている他の部品と撮像基準部５Ｍとが干渉することを防止できる。吸着部品位置検出装置６は、撮像部６１、第１屈折部材６２、第２屈折部材６３、光源６４および画像処理部６５を備えている。なお、画像処理部６５は、制御装置７に設けることもできる。

【0033】

（撮像部６１）
撮像部６１は、図１に示す部品実装機１の基台８側（図２に示す矢印Ｚ１方向側）に設けられている。撮像部６１は、例えば、公知のＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることができ、撮像部６１は、撮像素子６１１、レンズ６１２および絞り６１３を有している。ＣＣＤカメラの場合は、撮像素子６１１は電荷結合素子（ＣＣＤ）であり、ＣＭＯＳカメラの場合は、撮像素子６１１は相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）である。

【0034】

撮像素子６１１は、二次元イメージセンサであり、平面状に配置された複数の受光素子から構成されている。これにより、撮像部６１は、二次元的な視野をもつ。したがって、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍと、回動する複数の吸着ノズル５３１にそれぞれ吸着保持される吸着部品ＰＡ１と、を同一視野で捉えることができ、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１とを同時に撮像することができる。なお、これらのことは、吸着部品ＰＡ１に限られず、他の吸着部品ＰＡに対しても同様である。

【0035】

レンズ６１２は、公知の集光用レンズを用いることができ、凸レンズおよび凹レンズを複数組み合わせて、光学系を構成することもできる。例えば、レンズ６１２は、球面収差を低減した非球面レンズや光の分散を少なくして色収差を低減した低分散レンズを用いることもできる。なお、レンズ６１２の焦点が吸着部品ＰＡ１に合うように、レンズ６１２の焦点距離が設定されている。また、吸着部品ＰＡ１は、吸着部品ＰＡのうち、高さ方向（矢印Ｚ方向）の位置（高さ）が最も低位置であるものとする。

【0036】

（第１屈折部材６２）
第１屈折部材６２は、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更する屈折部材であり、例えば、円柱状の光学ガラスを用いることができる。第１屈折部材６２は、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更することができれば良く、ガラス以外にもプラスチック、蛍石、非球面レンズをはじめとした種々のレンズ等を用いることができる。

【0037】

第１光路ＯＰ１とは、撮像素子６１１、レンズ６１２および撮像基準部５Ｍを結ぶ光路をいう。図２に示すように、光源６４から撮像基準部５Ｍに光が照射されると（矢印Ｌ１０）、撮像基準部５Ｍで反射した反射光は、第１屈折部材６２およびレンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。同図では、第１光路ＯＰ１を矢印Ｌ１１〜Ｌ１３で模式的に示している。また、第１光路ＯＰ１の焦点のうち撮像基準部５Ｍ側の焦点位置を第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１とし、撮像素子６１１側の焦点位置を焦点位置ＦＰ０とする。吸着部品位置検出装置６において、焦点位置ＦＰ０を高さ方向（矢印Ｚ方向）の基準位置とする。

【0038】

第１屈折部材６２は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられている。本実施形態では、第１屈折部材６２は、レンズ６１２の外周側に載置されている。第２光路ＯＰ２とは、撮像素子６１１、レンズ６１２および吸着部品ＰＡ１を結ぶ光路をいう。同図に示すように、光源６４から吸着部品ＰＡ１に光が照射されると（矢印Ｌ２０）、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光は、レンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。同図では、第２光路ＯＰ２を矢印Ｌ２１、Ｌ２２で模式的に示している。また、第２光路ＯＰ２の焦点のうち吸着部品ＰＡ１側の焦点位置を第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２とする。なお、撮像素子６１１側の焦点位置は、焦点位置ＦＰ０と同じである。

【0039】

図３は、第１屈折部材６２の有無による光路長ＯＬ１１、ＯＬ１２の変化を説明する説明図である。破線Ｌ４１は、撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に第１屈折部材６２が配設されていない場合の光路を示し、実線Ｌ４２は、撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に第１屈折部材６２が配設されている場合の光路を示している。なお、焦点位置ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２は、図２に示す焦点位置ＦＰ０、ＦＰ１、ＦＰ２に対応している。図３に示すように、第１屈折部材６２により光が屈折するため、第１屈折部材６２が配設されている場合の焦点ＦＰ１の位置は、第１屈折部材６２が配設されていない場合の焦点ＦＰ２の位置に対して、矢印Ｚ方向に移動することとなる。すなわち、実線Ｌ４２で示す焦点位置ＦＰ０から焦点位置ＦＰ１までの光路（第１光路ＯＰ１に相当）の光路長ＯＬ１２は、破線Ｌ４１で示す焦点位置ＦＰ０から焦点位置ＦＰ２までの光路（第２光路ＯＰ２に相当）の光路長ＯＬ１１と比べて長くなっている。このときの光路長の増加分Δｔは、第１屈折部材６２の屈折率ｎ、第１屈折部材６２の高さ方向（矢印Ｚ方向）の厚みｄ（厚みＴ６２に相当）を用いて、下記数１で表すことができる。
（数１）
Δｔ＝ｄ（１−１／ｎ）

【0040】

第１屈折部材６２が撮像基準部５Ｍとレンズ６１２との間に介在していることにより、第１屈折部材６２が介在しない場合と比べて、第１光路ＯＰ１の光路長を長くすることができる。つまり、第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２より高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設定される。そのため、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられる撮像基準部５Ｍに対して、焦点を合わせることができる。よって、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１の両方に焦点を合わせて、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１を同一視野で同時に撮像することができる。

【0041】

本実施形態では、吸着部品位置検出装置６は、撮像素子６１１、レンズ６１２および撮像基準部５Ｍを結ぶ第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更する第１屈折部材６２を備えている。そのため、吸着部品ＰＡ１と異なる高さに配置される撮像基準部５Ｍに対する第１光路ＯＰ１の焦点位置ＦＰ１を変更することができ、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ１の両方に焦点を合わせることができる。

【0042】

また、第１屈折部材６２は、撮像素子６１１、レンズ６１２および吸着部品ＰＡ１を結ぶ第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置に設けられているので、部品装着ヘッド５２ａを図２に示す縦方向（矢印Ｙ１方向）に移動させながら撮像する際に、第１屈折部材６２と吸着部品ＰＡ１とが干渉しない。そのため、第１屈折部材６２と吸着部品ＰＡ１との干渉を回避する機構を設ける必要が無く、吸着部品位置検出装置６を小型化することができる。なお、これらのことは、吸着部品ＰＡ１に限られず、他の吸着部品ＰＡに対しても同様である。

【0043】

さらに、第１屈折部材６２は、部品実装機１の基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられているので、部品装着ヘッド５２ａ側に第１屈折部材６２を設ける場合と比べて、部品装着ヘッド５２ａの構成を簡素にすることができ、部品装着ヘッド５２ａを軽量化することができる。

【0044】

（第２屈折部材６３）
吸着部品位置検出装置６は、第２屈折部材６３を備えることができる。第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更する屈折部材であり、第１屈折部材６２と同様の材質で形成することができる。第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けることができる。本実施形態では、第２屈折部材６３は、第１屈折部材６２より内周側のレンズ６１２上に載置されている。図２に示すように、光源６４から吸着部品ＰＡ２に光が照射されると（矢印Ｌ３０）、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光は、第２屈折部材６３およびレンズ６１２を透過して、撮像素子６１１に達する。この場合の第２光路ＯＰ２を第２光路ＯＰ２１とし、同図では、第２光路ＯＰ２１を矢印Ｌ３１〜Ｌ３３で模式的に示している。

【0045】

同図に示すように、吸着部品ＰＡ２は、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に位置している。第２屈折部材６３が吸着部品ＰＡ２とレンズ６１２との間に介在していることにより、第２屈折部材６３が介在しない場合と比べて、第２光路ＯＰ２の光路長を長くすることができる。つまり、第２光路ＯＰ２１の焦点位置ＦＰ２１は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２より高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設定される。そのため、吸着部品ＰＡ１と比べて高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に位置する吸着部品ＰＡ２に対して、焦点を合わせることができる。よって、撮像基準部５Ｍと吸着部品ＰＡ２の両方に焦点を合わせて、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ２を同一視野で同時に撮像することができる。なお、撮像基準部５Ｍは、いずれの吸着部品ＰＡよりも高さ方向（矢印Ｚ方向）の上方に設けられているので、第２屈折部材６３の厚みＴ６３は、第１屈折部材６２の厚みＴ６２と比べて、薄く設定されている。

【0046】

また、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光や、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介さずに撮像素子６１１に達する光などが存在し、これらの光によって撮像画像にゴーストが発生する。そこで、本実施形態の吸着部品位置検出装置６では、光源６４から照射され撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡで反射した反射光のうち、主として部品実装機１の高さ方向（矢印Ｚ１方向）と平行な光が撮像素子６１１に達するように、撮像部６１の絞り６１３が設定されている。これにより、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの位置認識時の誤認識を防止することができる。

【0047】

本実施形態では、吸着部品位置検出装置６は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更する第２屈折部材６３を備えるので、吸着部品ＰＡ２の高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を変更することができる。また、第２屈折部材６３は、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２よりも低位置且つ基台８側（矢印Ｚ１方向側）に設けられているので、第１屈折部材６２において既述の効果と同様の効果を得ることができる。

【0048】

本実施形態の部品装着ヘッド５２は、複数の吸着ノズル５３が軸線と同心の円周上において回動可能に保持されているロータリヘッドである。ロータリヘッドは、吸着部品ＰＡの大きさによって、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる。例えば、大型の吸着部品ＰＡを実装するロータリヘッドは、小型の吸着部品ＰＡを実装するロータリヘッドと比べて、吸着ノズル５３が回動する円周の直径を大きくして吸着部品ＰＡ間の間隔を確保している。また、ロータリヘッドは、複数の吸着ノズル５３を有しているので、吸着ノズル５３に吸着される吸着部品ＰＡの部品種が異なる場合がある。吸着部品ＰＡの部品種が異なると、吸着部品ＰＡの厚みも異なり、吸着部品ＰＡの高さ方向（矢印Ｚ方向）の位置（高さ）も異なる。

【0049】

このように、部品装着ヘッド５２が異なると、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なり、吸着部品ＰＡの高さも異なる。そのため、部品装着ヘッド５２に応じて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２を設定する必要がある。本実施形態では、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる３つの部品装着ヘッド５２ｂ〜５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、３つの第２屈折部材６３が高さ方向（矢印Ｚ１方向）視において、同心円状に配置されている。

【0050】

図４は、３つの第２屈折部材が同心円状に配置されている状態を示す平面図である。同図では、最外周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３１とし、第２屈折部材６３１の内周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３２とし、第２屈折部材６３２の内周側に配置される第２屈折部材６３を第２屈折部材６３３として、３つの第２屈折部材６３を区別している。なお、第１屈折部材６２および第２屈折部材６３１〜６３３は、レンズ６１２上に載置されており、撮像部６１の視野を領域ＶＦ１で示す。

【0051】

部品装着ヘッド５２ａ〜５２ｄは、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が大きい順に、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとする。また、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、この順に、吸着ノズル５３１、５３２、５３３、５３４を有するものとする。同図では、吸着ノズル５３１が回動する円周を円周５４１、吸着ノズル５３２が回動する円周を円周５４２、吸着ノズル５３３が回動する円周を円周５４３、吸着ノズル５３４が回動する円周を円周５４４で示している。なお、図２では、部品装着ヘッド５２ａ、５２ｄのみを記載し、部品装着ヘッド５２ｂ、５２ｃの記載が省略されている。

【0052】

第２屈折部材６３１は、部品装着ヘッド５２ｂの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。第２屈折部材６３２は、部品装着ヘッド５２ｃの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。第２屈折部材６３３は、部品装着ヘッド５２ｄの吸着部品ＰＡ２の高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２が設定されている。なお、既述のとおり、部品装着ヘッド５２ａの吸着部品ＰＡ１の高さに合わせて、レンズ６１２の焦点距離が設定されており、部品装着ヘッド５２ａを用いる場合は、第２屈折部材６３は不要である。

【0053】

本実施形態では、吸着ノズル５３が回動する円周の直径が異なる３つの部品装着ヘッド５２ｂ〜５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、３つの第２屈折部材６３１〜６３３が同心円状に配置されている。そのため、各部品装着ヘッド５２ｂ〜５２ｄの吸着部品ＰＡの高さに合わせて、第２光路ＯＰ２の焦点位置ＦＰ２をそれぞれ設定することができ、部品装着ヘッド５２を交換する度に第２屈折部材６３を交換する必要がなく、作業工数の低減を図ることができる。

【0054】

（光源６４）
光源６４は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射することができる。光源６４は、例えば、公知の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができ、照射する光の波長は限定されない。図２に示すように、部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上に到達すると、制御装置７から撮像部６１および光源６４に撮像開始信号が出力される。撮像開始信号が出力されると、光源６４は、撮像部６１の露光時間の間、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射する。そして、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを同時に撮像する。なお、部品装着ヘッド５２が吸着部品位置検出装置６上で停止することなく縦方向（矢印Ｙ１方向）に移動しながら、撮像部６１は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを同時に撮像する。

【0055】

図５は、反射光の透過と撮像部６１の絞り６１３との関係を説明する説明図である。実線Ｌ５１は、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光の光路を示している。実線Ｌ５１で示す光路は、撮像基準部５Ｍ側に焦点Ｐ１１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ１２を有している。また、破線Ｌ５１ａは、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光の光路を示している。破線Ｌ５１ａで示す光路は、撮像基準部５Ｍ側に焦点Ｐ１１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ１２ａを有している。

【0056】

実線Ｌ５２は、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光の光路を示している。実線Ｌ５２で示す光路は、吸着部品ＰＡ１側に焦点Ｐ２１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ２２を有している。また、破線Ｌ５２ａは、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光の光路を示している。破線Ｌ５２ａで示す光路は、吸着部品ＰＡ１側に焦点Ｐ２１を有し、撮像素子６１１側に焦点Ｐ２２ａを有している。

【0057】

破線Ｌ５１ａに示すように、撮像基準部５Ｍで反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介さずに撮像素子６１１に達する光が存在する。破線Ｌ５１ａで示す光路の焦点Ｐ１２ａの位置は、実線Ｌ５１で示す光路と異なり、撮像素子６１１の撮像面からずれている。したがって、破線Ｌ５１ａで示す光路の反射光は、撮像素子６１１の撮像面上では焦点Ｐ１２からずれた位置に導光され、撮像画像においてゴーストが発生する。また、破線Ｌ５２ａに示すように、吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第１屈折部材６２を介して撮像素子６１１に達する光が存在する。破線Ｌ５２ａで示す光路の焦点Ｐ２２ａの位置は、実線Ｌ５２で示す光路と異なり、撮像素子６１１の撮像面からずれている。したがって、破線Ｌ５２ａで示す光路の反射光は、撮像素子６１１の撮像面上では焦点Ｐ２２からずれた位置に導光され、撮像画像においてゴーストが発生する。

【0058】

本実施形態では、撮像部６１は、光源６４から照射され撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち、主として部品実装機１の高さ方向（矢印Ｚ１方向）と平行な光が撮像素子６１１に達するように絞り６１３が設定されている。つまり、実線Ｌ５１で示す光路と異なる破線Ｌ５１ａで示す光路の反射光や実線Ｌ５２で示す光路と異なる破線Ｌ５２ａで示す光路の反射光は、絞り６１３によって遮られる。したがって、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１の撮像画像におけるゴーストの発生を抑えることができ、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡ１の位置認識時の誤認識を防止することができる。なお、同図では、説明の便宜上、記載を省略しているが、吸着部品ＰＡ２で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介さずに撮像素子６１１に達する光に対しても同様な効果が得られる。また、撮像基準部５Ｍや吸着部品ＰＡ１で反射した反射光のうち第２屈折部材６３を介して撮像素子６１１に達する光に対しても同様な効果が得られる。

【0059】

また、本実施形態では、第１屈折部材６２および第２屈折部材６３は、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡに光を照射する光源６４よりも撮像部６１側に設けられている。そのため、光源６４から照射された光が、直接第１屈折部材６２および第２屈折部材６３に導光されて第１屈折部材６２および第２屈折部材６３で反射することを防止できる。したがって、これらの反射光によって、撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡの撮像に悪影響を与えることが防止される。

【0060】

（画像処理部６５）
画像処理部６５は、撮像部６１によって撮像された撮像基準部５Ｍおよび吸着部品ＰＡを画像処理して、撮像基準部５Ｍに対する吸着部品ＰＡの位置を算出する。制御装置７のメモリには、予め撮像基準部５Ｍに対する各吸着部品ＰＡの正規の保持位置が記憶されている。画像処理部６５は、メモリに記憶されている撮像基準部５Ｍと撮像部６１によって撮像された撮像基準部５Ｍとを一致させる。そして、画像処理部６５は、各吸着部品ＰＡについて、メモリに記憶されている正規の保持位置と、撮像部６１によって撮像された保持位置とを比較して、各吸着部品ＰＡの位置ずれ及び角度ずれを算出する。位置ずれ及び角度ずれの算出結果に基づいて、吸着部品ＰＡの実装位置が補正される。

【0061】

（３）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、実施形態では、３つの第２屈折部材６３が同心円状に配置されているが、第２屈折部材６３の数は３つに限定されず、吸着ノズル５３が回動する円周の直径に合わせて、適宜配置することができる。

【0062】

また、第２屈折部材６３の形状は、同心円に限定されるものではない。例えば、図４に示す吸着ノズル５３２〜５３４に相当する部分に円柱状の第２屈折部材６３を点在させることもできる。なお、実施形態では、３つの第２屈折部材６３１〜６３３がレンズ６１２上に載置されているが、使用する部品装着ヘッド５２に対応する第２屈折部材６３を１つレンズ６１２上に載置することもできる。そして、部品装着ヘッド５２の交換の際に、部品装着ヘッド５２と併せて第２屈折部材６３を交換しても良い。

【符号の説明】

【0063】

１：部品実装機、
５２：部品装着ヘッド、
５３：吸着ノズル、５Ｍ：撮像基準部、
６：吸着部品位置検出装置、
６１：撮像部、６１１：撮像素子、６１２：レンズ、
６２：第１屈折部材、
６３：第２屈折部材、
６４：光源、
ＯＰ１：第１光路、ＯＰ２：第２光路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】