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【発明の名称】 電子部品認識装置
【発明者】 【氏名】新山 秀邦

【氏名】星野 恵一

【氏名】加藤 勝彦
【要約】 【課題】本発明は、特に、高精度で信頼性の高い電子部品認識装置を提供することを目的とする。

【解決手段】本発明による電子部品認識装置１は、所定の場所に配置させた電子部品Ｐを、照明光により照らし出し、電子部品Ｐからの反射光を、筺体２内に設けられたミラー１０を介して撮像素子３に入射させ、撮像素子３により、電子部品Ｐの像を認識するための電子部品認識装置１において、筺体２内に設けられた凹状のミラー収容部２１の側面２１ａとミラー１０の側面１０ａとの間に接着剤Ｓを設け、ミラー収容部２１の底部には、ミラー収容部２１の側面２１ａから連続する接着剤流入溝２２が設けられた構成である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、筺体内に設けられたミラーを介して撮像素子に入射させ、前記撮像素子により、前記電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、前記筺体内に設けられたミラー載置面は、前記ミラーの底面の中央領域に当接させるミラー支持凸部の頂面として形成し、前記ミラー載置面と前記ミラーの前記底面との間に接着剤を設けたことを特徴とする電子部品認識装置。
【請求項２】 所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、筺体内に設けられたミラーを介して撮像素子に入射させ、前記撮像素子により、前記電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、前記筺体内に設けられた凹状のミラー収容部の側面と前記ミラーの側面との間に接着剤を設け、前記ミラー収容部の底部には、前記ミラー収容部の前記側面から連続する接着剤流入溝が設けられたことを特徴とする電子部品認識装置。
【請求項３】 前記ミラー収容部の前記底部には、前記ミラーの底面に当接させるミラー支持凸部が設けられたことを特徴とする請求項２記載の電子部品認識装置。
【請求項４】 前記ミラー収容部の前記底部には、前記ミラーの前記底面に対峙する光貫通穴が設けられ、この光貫通穴の周囲に前記ミラー支持凸部を設けたことを特徴とする請求項３記載の電子部品認識装置。
【請求項５】 前記ミラーはミラー固定台を介して前記筺体に固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電子部品認識装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品認識装置に係り、特に、電子部品を基板に実装するあたって、電子部品の状態を予め認識させるための電子部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子部品認識装置１００は、図１０に示すように、小視野組立体Ｄと大視野組立体Ｅとを有し、小視野組立体Ｄは、ＣＣＤからなる撮像素子１０３が組み込まれた撮像素子ユニット１０１を有し、大視野組立体Ｅは、ＣＣＤからなる撮像素子１０４が組み込まれた撮像素子ユニット１０２を有している。各撮像素子ユニット１０１，１０２は、筺体Ｈに対して直角に配置させた鏡胴１０７，１０８にそれぞれ固定され、各鏡胴１０７，１０８内には、結像レンズ１０５，１０６が設けられている。また、筺体Ｈの端部には、吸着ノズル１０９で撮像位置まで搬送させた電子部品Ｐに対し、その底面に向けて光を照射する照明光源１１０が配置されている。そして、筺体Ｈ内には、電子部品Ｐからの反射光の光路を９０°曲げるための第１の全反射ミラー１１１が設けられている。さらに、筺体Ｈ内において、全反射ミラー１１１と結像レンズ１０５との間にはハーフミラープリズム１１２が配置され、ハーフミラープリズム１１２と結像レンズ１０６との間には第２の全反射ミラー１１３が配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の電子部品認識装置は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。
【０００４】すなわち、図１１及び図１２に示すように、筺体Ｈ内の第１の全反射ミラー１１１は、ミラー固定台１１４を介して筺体Ｈに固定するが、第１の全反射ミラー１１１をミラー固定台１１４に固定させる際、全反射ミラー１１１の底面１１１ａの全面に接着剤を塗布した状態で、ミラー固定台１１４のミラー載置面１１４ａに載せる。このように、底面１１１ａに接着剤を全面塗布すると、接着剤が硬化したとき、その体積変化がもとで、ミラー面１１１ａがミクロンオーダではあるが、波を打ったり反ったりして歪むことになる。このことは、第２の全反射ミラー１１３も同様である。このような現象は、接着剤を利用してミラーを固定することに起因するものであるが、ミラー面の面精度が高次元で要求される電子部品認識装置においては、数ミクロンの凹凸誤差でも問題になっている。特に、近年の電子部品認識装置では、筺体Ｈ内に設けるミラーの枚数が多くなる傾向にある。その結果、ミラーで光を反射させるごとに、ミラー面の歪みは累積的に増加し、最終的には、撮像素子の画像に多大な影響を与え、ひいては、これが電子部品認識装置の性能に大きな影響を与えていた。
【０００５】本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高精度で信頼性の高い電子部品認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の電子部品認識装置は、所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、筺体内に設けられたミラーを介して撮像素子に入射させ、撮像素子により、電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、筺体内に設けられたミラー載置面は、ミラーの底面の中央領域に当接させるミラー支持凸部の頂面として形成し、ミラー載置面とミラーの底面との間に接着剤を設けたことを特徴とする。
【０００７】この電子部品認識装置においては、ミラー載置面によりミラーの中央部分を支持するため、ミラー載置面とミラーとの接触面積を必要最小限に押さえることができ、結果的に、ミラー載置面の表面粗さがミラー面に与える影響を、必要最小限に抑えることが可能となる。しかも、ミラーの中央部分が支持されるため、ミラーをミラー載置面に安定して着座させることができる。さらに、ミラー載置面は、ミラー支持凸部の頂面として形成される結果、接着工程において、余分な接着剤をミラー載置面からその周囲に流し出すことができ、当初予定した面積にのみ接着剤を確実に塗布させることができ、ミラーの底面に必要以上の接着剤が塗布されることがない。そして、接着剤を、ミラーの底面の中央領域に設けることで、接着剤が硬化する際に引き起こされるミラーの引張り力を、その周囲に均一に逃がすことができ、接着剤による影響を極めて少なくすることができる。従って、ミラー固定に接着剤を利用した場合でも、ミラー面を、その加工時の精度に維持しつつミラー載置面上に接着固定させることが可能となる。
【０００８】請求項２に係る本発明の電子部品認識装置は、所定の場所に配置させた電子部品を、照明光により照らし出し、電子部品からの反射光を、筺体内に設けられたミラーを介して撮像素子に入射させ、撮像素子により、電子部品の像を認識するための電子部品認識装置において、筺体内に設けられた凹状のミラー収容部の側面とミラーの側面との間に接着剤を設け、ミラー収容部の底部には、ミラー収容部の側面から連続する接着剤流入溝が設けられたことを特徴とする。
【０００９】この電子部品認識装置においては、ミラーは、凹状のミラー収容部内に落とし込まれる結果、ミラーを当初予定した位置に確実に設置させることができる。しかも、ミラーの側面とミラー収容部の側面との間を接着させることで、接着剤が硬化する際に引き起こされるミラーの引張り力を、ミラーの側面から与えることが可能となる。従って、ミラーの引張り強度が強い部分での利用が可能となり、接着剤によるミラーの引っ張り変形が極めて少なくなる。よって、ミラー固定に接着剤を利用した場合でも、ミラー面を、その加工時の精度に維持しつつ接着固定させることが可能となる。さらに、余剰な接着剤を接着剤流入溝内に流し込むことができ、当初予定した接着剤の量の確保を確実なものにする。
【００１０】請求項３記載の電子部品認識装置において、ミラー収容部の底部には、ミラーの底面に当接させるミラー支持凸部が設けられると好ましい。この場合、接着剤を介在させることなく、ミラーの底面をミラー支持凸部によって支持させ、ミラーの底面の安定した着座を可能にする。
【００１１】請求項４記載の電子部品認識装置において、ミラー収容部の底部には、ミラーの底面に対峙する光貫通穴が設けられ、この光貫通穴の周囲にミラー支持凸部を設けると好ましい。この場合、この光貫通穴によって、ハーフミラー等の光透過型ミラーの適用を可能にし、当然のこととして全反射型ミラーの適用をも可能にする。従って、汎用性が広い。
【００１２】請求項５記載の電子部品認識装置において、ミラーはミラー固定台を介して筺体に固定すると好ましい。このような構成を採用した場合、筺体内にミラーを固定する作業を容易にする。しかも、ミラー固定台にミラーを接着固定させたものを予め準備しておくことで、ミラー面の要求精度に合ったミラーのみを選択して、筺体に固定させることができ、装置の組立て後の品質保証に寄与する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による電子部品認識装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】［第１実施形態］図１は、本発明に係る電子部品認識装置を示す断面図である。同図に示す電子部品認識装置１は、筺体２に固定した小視野組立体Ａと中視野組立体Ｂと大視野組立体Ｃとを有し、中視野組立体Ｂの両側に小視野組立体Ａ及び大視野組立体Ｃを配置させている。小視野組立体Ａの内部にはＣＣＤからなる撮像素子３が組み込まれ、中視野組立体Ｂの内部にはＣＣＤからなる撮像素子４が組み込まれ、大視野組立体Ｃの内部にもＣＣＤからなる撮像素子５が組み込まれている。そして、各撮像素子３〜５からは映像信号が出力される。
【００１５】さらに、筺体２には、吸着ノズル６により撮像位置まで搬送させた電子部品Ｐの底面に向けて、光りを照射する複数の照明光源７が配置されている。各照明光源７は、ＬＥＤからなり、電子部品Ｐからの反射光を受け入れる撮像窓８の壁面に環状に配列させている。この撮像窓８には、図示しない防塵ガラスが嵌め込まれている。
【００１６】筺体２内には、複数枚のミラーが固定されている。具体的に、撮像窓８と撮像素子３との間の小視野光路Ｌ１上には、第１の全反射ミラー１０及び第１の結像レンズ１１が筺体２に固定され、この全反射ミラー１０は、撮像窓８に隣接して配置され、電子部品Ｐで反射した光の光路Ｌ１を９０°曲げて、その光を第１の撮像素子３内に入射させるために４５°傾けられている。
【００１７】また、第１の全反射ミラー１０と第１の結像レンズ１１との間には、第１のハーフミラー１２が筺体２に固定され、第１のハーフミラー１２は、小視野光路Ｌ１を透過させ、中視野光路Ｌ２を９０°曲げるために４５°傾けられている。そして、第１のハーフミラー１２に対面する位置には、第２の全反射ミラー１３が筺体２に固定され、この全反射ミラー１３は、第２の撮像素子４に向けて光路Ｌ２を９０°曲げるために４５°傾けられている。さらに、第２の全反射ミラー１３と第２の撮像素子４との間の中視野光路Ｌ２上には第２の結像レンズ１４が設けられている。
【００１８】また、第２の全反射ミラー１３と第２の結像レンズ１４との間には、第２のハーフミラー１５が筺体２に固定され、第２のハーフミラー１５は、中視野光路Ｌ２を透過させ、大視野光路Ｌ３を９０°曲げるために４５°傾けられている。そして、第２のハーフミラー１５に対面する位置には、第３の全反射ミラー１６が筺体２に固定され、この全反射ミラー１６は、第３の撮像素子５に向けて大視野光路Ｌ３を９０°曲げるために４５°傾けられている。さらに、第３の全反射ミラー１６と第３の撮像素子５との間の大視野光路Ｌ３上には第３の結像レンズ１７が設けられている。
【００１９】このように構成した電子部品認識装置１で電子部品Ｐの底面を撮像する場合、例えば電子部品Ｐが５ｍｍ角の小型の部品である場合、小視野用の撮像素子３が利用され、電子部品Ｐで反射した光は、第１の全反射ミラー１０、第１のハーフミラー１２及び第１の結像レンズ１１を介して撮像素子３に入射し、小視野組立体Ａからその映像信号を出力させる。
【００２０】同様に、例えば電子部品Ｐが２０ｍｍ角の中型の部品である場合、中視野用の撮像素子４が利用され、電子部品Ｐで反射した光は、第１の全反射ミラー１０、第１のハーフミラー１２、第２の全反射ミラー１３、第２のハーフミラー１５及び第２の結像レンズ１４を介して撮像素子４に入射し、中視野組立体Ｂからその映像信号を出力させる。
【００２１】同様に、例えば電子部品Ｐが４５ｍｍ角の大型の部品である場合、大視野用の撮像素子５が利用され、電子部品Ｐで反射した光は、第１の全反射ミラー１０、第１のハーフミラー１２、第２の全反射ミラー１３、第２のハーフミラー１５、第３の全反射ミラー１６及び第３の結像レンズ１７を介して撮像素子５に入射し、大視野組立体Ｃからその映像信号を出力させる。
【００２２】このような電子部品認識装置１では、大視野用の撮像素子５までの光路Ｌ３の途中には、５枚のミラーが介在することになり、ミラー面の面精度がかなりの高次元で要求される。これは、ミラーで光を反射させるごとに、ミラー面の歪みが累積的に増加することに起因するものであり、ミラーでの反射回数が多ければ多いほど、電子部品認識装置１の認識性能に多大な影響を与えるからである。
【００２３】そこで、図２〜図４に示すように、厚さ２〜３ｍｍ程度の極めて薄い全反射ミラー（以下単に「ミラー」という）１０は、アルミ又は鉄製のミラー固定台２０上に接着固定され、このミラー固定台２０は筺体２にネジ止めされている。このミラー固定台２０には、全反射ミラー１０の外形と略等しい凹状のミラー収容部２１が形成され、ミラー収容部２１の側面２１ａとミラー１０の側面１０ａとの間を接着剤Ｓで固定している（図４参照）。なお、この接着剤Ｓは、接着強度を考慮して、エポキシ系のほか、嫌気性、紫外線硬化型その他の接着剤を適宜選択する。また、ミラー収容部２１の底面には、その周囲において、矩形状に這い回された接着剤流入溝２２が形成され、この接着剤流入溝２２は、ミラー収容部２１の側面２１ａに対して連続させた壁面で作り出されている。
【００２４】また、ミラー収容部２１の底面に接着剤流入溝２２を形成した結果、その底面には、ミラー１０の底面１０ｂを当接支持させるミラー支持凸部２３が形成されることになる。このミラー支持凸部２３の頂面はミラー載置面２３ａとして利用され、ミラー載置面２３ａによりミラー１０の着座を良好にしている。さらに、ミラー載置面２３ａは、高い面精度をもって形成され、ミラー載置面２３ａとミラー１０の底面１０ｂとの間には接着剤は存在しない。
【００２５】このようなミラー固定台２０を採用すると、ミラー収容部２１内にミラー１０を落とし込むだけで、ミラー１０を、当初の位置に簡単かつ確実に設置させることができる。しかも、ミラー１０の側面１０ａとミラー収容部２１の側面２１ａとの間に接着剤Ｓを介在させる結果、接着剤Ｓが硬化する際に引き起こされるミラー１０の引張り力を、ミラー１０の側面１０ａから与えることが可能となる。従って、ミラー１０の引張り強度が強い部分での利用が可能となり、接着剤Ｓによるミラー１０の引っ張り変形が極めて少なくなる。よって、ミラー固定に接着剤Ｓを利用した場合でも、ミラー面１０ｃを、その加工時の精度に維持しつつ接着固定させることが可能となる。さらに、余剰な接着剤Ｓを接着剤流入溝２２内に流し込むことができ、当初予定した接着剤Ｓの量の確保を確実なものにする。
【００２６】なお、ミラー固定台２０には通し穴２５を有する固定片２４が設けられ、この通し穴２５を利用すると、筺体２に対してミラー固定台２０を簡単にネジ固定させることができる。このようなミラー固定台２０の採用は、筺体２内にミラー１０を固定させる作業を容易にする。しかも、ミラー固定台２０にミラー１０を接着固定させたものを予め準備しておくことで、ミラー面１０ｃの要求精度に合ったミラー１０のみを選択して、筺体２に固定させることができ、装置組立て後の品質保証に寄与する。
【００２７】［第２の実施形態］前述したミラー固定台２０は、全反射ミラー１０を固定するためのものであるが、ハーフミラー１２を固定する場合には、図５及び図６に示すようなミラー固定台３０が利用される。このミラー固定台３０に設けられたミラー収容部３１の側面３１ａと、厚さ１ｍｍ程度のハーフミラー１２の側面１２ａとの間を接着剤Ｓで固定している。また、ミラー収容部３１の底面には、ハーフミラー１２の底面１２ｂに対峙する矩形の光貫通穴３２が設けられ、光貫通穴３２の周囲には、矩形のミラー載置面３３ａをもったミラー支持凸部３３が設けられている。このような構成は、光貫通穴３２によって、ハーフミラー１２の利用を可能にするばかりか、全反射ミラー１０の利用をも可能にする。従って、汎用性が広い。なお、ミラー固定台３０において、ミラー固定台２０と同一又は同等な構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】［第３の実施形態］本発明の電子部品認識装置１に適用するミラー固定台４０は、図７〜図９に示すように、全反射ミラー（以下単に「ミラー」という）１０の固定に利用するものである。ミラー固定台４０には、全反射ミラー１０の外形と略等しい凹状のミラー収容部４１が形成され、このミラー収容部４１の底面には、ミラー１０の底面１０ｂの中央領域に当接させるミラー支持凸部４２が突設され、このミラー支持凸部４２の頂面がミラー載置面４２ａとなる。そして、ミラー載置面４２ａとミラー１０の底面１０ｂとの間を接着剤Ｓで固定している（図９参照）。この場合、接着剤Ｓとして、エポキシ系のほか、嫌気性、紫外線硬化型その他の接着剤を適宜選択する。また、ミラー収容部４１には、ミラー支持凸部４２を取り囲むように接着剤流入溝４３が形成され、この接着剤流入溝４３は、ミラー収容部４１の側面４１ａまで達している。なお、ミラー載置面４２ａの面積は、ミラー１０の底面１０ｂの約２５％に相当する。
【００２９】このようなミラー固定台４０を採用すると、ミラー収容部４１内にミラー１０を落とし込むだけで、ミラー１０を、当初の位置に簡単かつ確実に設置させることができる。しかも、ミラー載置面４２ａによりミラー１０の中央部分を支持するため、ミラー載置面４２ａとミラー１０との接触面積を必要最小限に押さえることができ、結果的に、ミラー載置面４２ａの表面粗さがミラー面１０ｃに与える影響を、必要最小限に抑えることが可能となる。また、ミラー１０の中央部分が支持されるため、ミラー１０の着座性が良好になる。さらに、ミラー載置面４２ａは、ミラー支持凸部４２の頂面として形成される結果、接着工程において、余分な接着剤Ｓを、ミラー載置面４２ａから接着剤流入溝４３内に流し込むことができ、当初予定した面積にのみ接着剤Ｓを確実に塗布させることができ、ミラー１０の底面１０ｂに必要以上の接着剤Ｓが塗布されることがなく、接着面積を、ミラー載置面４２ａの大小により調節することができる。
【００３０】そして、接着剤Ｓを、ミラー１０の底面１０ｂの中央領域に設けることで、接着剤が硬化する際に引き起こされるミラー１０の引張り力を、その周囲に均一に逃がすことができる。従って、接着剤Ｓによるミラー１０の引っ張り変形を極めて少なくすることができる。
【００３１】なお、ミラー固定台４０には通し穴４５を有する固定片４４が設けられ、この通し穴４５を利用すると、筺体２に対してミラー固定台４０をネジ固定させることができる。このようなミラー固定台４０の採用は、筺体２内にミラー１０を固定させる作業を容易にする。しかも、ミラー固定台４０にミラー１０を接着固定させたものを予め準備しておくことで、ミラー面１０ｃの要求精度に合ったミラー１０のみを選択して、筺体２に固定させることができ、装置組立て後の品質保証に寄与する。
【００３２】本発明は、前述した第１〜第３の実施形態に限定されることはない。例えば、全反射ミラー１０にミラー固定台２０，３０，４０を適用させる場合について説明したが、全反射ミラー１３，１６にミラー固定台２０，３０，４０が適用され得ることは言うまでもない。同様に、ハーフミラー１２にミラー固定台３０を適用させる場合について説明したが、ハーフミラー１５にミラー固定台３０が適用され得ることは言うまでもない。そして、ミラー固定台を利用しない場合、筺体２の壁面にミラー載置面を一体に形成してもよい。また、ミラー載置面は矩形に限らず、丸形であってもよく、ハーフミラーに代えてダイクロイックミラーであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】本発明による電子部品認識装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。
【００３４】すなわち、筺体内に設けられたミラー載置面は、ミラーの底面の中央領域に当接させるミラー支持凸部の頂面として形成し、ミラー載置面とミラーの底面との間に接着剤を設けることにより、高精度で信頼性の高い電子部品認識装置を可能にする。
【００３５】同様に、筺体内に設けられた凹状のミラー収容部の側面とミラーの側面との間に接着剤を設け、ミラー収容部の底部には、ミラー収容部の側面から連続する接着剤流入溝が設けられることにより、高精度で信頼性の高い電子部品認識装置を可能にする。
【出願人】 【識別番号】０００００１２２５
【氏名又は名称】株式会社コパル
【出願日】 平成１０年（１９９８）１月１３日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹 （外２名）
【公開番号】 特開平１１−２０４９９９
【公開日】 平成１１年（１９９９）７月３０日
【出願番号】 特願平１０−４８６９