JP5027058B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。そして、この特許文献１によれば、光源として光ファイバーを使用しているが、これをＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の照明灯を使用して複数個並設して行うことが考えられるが、この技術について本出願人の特許出願に係る特願２００７−３１００３７号の願書に添付した請求の範囲、明細書及び図面にて開示されている。
特開２００５−１５９２０９公報

しかし、吸着ノズルに吸着保持された電子部品が落下して、照明灯と該照明灯が配設されるプリント基板との間にこの電子部品が入り込んだり、このプリント基板上の電極上に電子部品が落下したり、またホコリ等が同様に入り込むことがあり、ときに漏電事故が発生することがあった。

そこで本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品が落下して、照明灯と該照明灯が配設されるプリント基板との間にこの電子部品が入り込んだり、このプリント基板上の電極上に電子部品が落下したり、またホコリ等が同様に入り込むことを防止することを目的とする。

このため第１の発明は、部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、上面及び下面を開口した中空筒状体の下部にはレンズを介して前記部品認識カメラを配設すると共に前記筒状体の内周面にこの内周面に沿って配設された各プリント基板上に前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて照明光を照射する複数の照明灯を上下多段に並設し、この照明灯と該照明灯が配設される各プリント基板との間に異物が入らないように保護する光が透過可能な透明材料で作製された中空状の保護カバー体を設け、この保護カバー体の上端部を前記筒状体の天面の開口端部に取付け固定し、前記保護カバー体の下端部を前記筒状体の下部の開口端部に取付け固定し、前記筒状体と前記保護カバー体とで閉空間を構成し、前記閉空間内に前記各プリント基板及び前記照明灯を配設したことを特徴とする。

本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品が落下して、照明灯と該照明灯が配設されるプリント基板との間にこの電子部品が入り込んだり、このプリント基板上の電極上に電子部品が落下したり、またホコリ等が同様に入り込むことを防止することができ、これらが原因の漏電事故を未然に防ぐことができる。

以下図１に基づき、プリント基板Ｐ上に電子部品を装着する電子部品装着装置１についての実施の形態を説明する。電子部品装着装置１には、プリント基板Ｐを搬送する搬送装置２と、電子部品を供給する部品供給装置３と、駆動源により一方向（Ｙ方向）に移動可能な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、それぞれ複数の吸着ノズル５を備えて前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により移動可能な装着ヘッド６とが設けられている。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Ｐを受け継ぐ基板供給部と、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部から供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する基板位置決め部と、この位置決め部で電子部品が装着されたプリント基板Ｐを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部とから構成される。

前記部品供給装置３は前記搬送装置２の手前側と奥側との両外側にそれぞれ配設され、電子部品装着装置１の装置本体に取り付けられるフィーダベース３Ａと、このフィーダベース３Ａ上に複数並設され種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３Ｂ群とから構成される。

Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、Ｙ方向リニアモータの駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向リニアモータは左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ａとから構成される。

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にＸ方向リニアモータによりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータは各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド６に設けられた可動子とから構成される。

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記搬送装置２の位置決め部上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド６には各バネにより下方へ付勢されている１２本の吸着ノズル５が円周に沿って所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド６の３時と９時の位置に位置する吸着ノズル５により並設された複数の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル５は上下軸モータにより昇降可能であり、またθ軸モータにより装着ヘッド６を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。

次に、図２乃至図５に基づいて、各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品に照明光を照射する照明装置８について詳述する。照明装置８の装置本体９は、上面及び下面を開口した中空筒状体を呈しており、詳述すると、外形が直方体形状を呈し、その中央部に平面視円形を呈すると共に下方に行くに従って径が小さくなるような貫通孔１０が形成されている。この貫通孔１０は、平面視円形に限らず、例えば８角形などの多角形でもよい。
そして、この貫通孔１０の内周面の上部には、前記吸着ノズル５に吸着保持された電子部品ＤがＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）であったときに、その部品に向けて傾斜した状態で照明光を照射する複数のＢＧＡ反射照明灯であるＢＧＡ照明用ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１５を前記内周面の全周に沿って横方向の列の複数列（複数段）、例えば４列に亘って並設すると共に千鳥状に配設する。しかも、両隣りと上又は下のＢＧＡ照明用ＬＥＤの中心で形成される三角形は概ね正三角形となるように、千鳥状に配設する。
即ち、断面がＬ字形状の最上部の取付部１３Ａに下方に行くに従って中心に近くなるように傾斜させた状態で環状のプリント基板１４Ａを取り付け、このプリント基板１４Ａ上に横方向の列の複数列、例えば横方向（水平方向）の４列（上下方向の４列）に亘ってＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５が所定間隔を存して複数並設すると共に千鳥状に配設する。

このように、横方向（水平方向）の４列（上下方向の４列）に亘ってＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５が所定間隔を存して複数並設すると共に千鳥状に配設したから、吸着ノズル５に吸着保持された電子部品であるＢＧＡ５０が大きくてもＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５より遠い部位にも光を明るく照射でき、また複数の吸着ノズル５に保持されている複数のＢＧＡ５０に対しても光を明るく照射できる。しかも、最上部の取付部１３Ａ及び環状のプリント基板１４Ａの上下方向の長さ方向の寸法を長くすることなく、より大きな光量を得ることができ、しかもＢＧＡ５０にあっては突起電極５０Ａがわかる鮮明な画像を得るためになるべく水平方向から部品認識カメラ２０で撮像しなければないが、斯かるＢＧＡ５０の撮像に好適である。

また、前記最上部の取付部１３Ａの下方には、取付部１３Ａより直径が小さい取付部１３Ｂが形成され、この取付部１３Ｂに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板１４Ａよりも１５度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板１４Ｂを取り付け、このプリント基板１４Ｂ上には横方向の列の複数列、例えば横方向（水平方向）の３列（上下方向の３列）に亘って一般反射照明灯である一般反射照明用ＬＥＤ１６が所定間隔を存して複数並設されている。

また、前記取付部１３Ｂの下方には、取付部１３Ｂよりさらに直径が小さい取付部１３Ｃが形成され、この取付部１３Ｃに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板１４Ｂよりも１５度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板１４Ｃを取り付け、このプリント基板１４Ｃ上には横方向の列の複数列、例えば横方向（水平方向）の３列（上下方向の３列）に亘って一般反射照明用ＬＥＤ１６が所定間隔を存して複数並設されている。

更に、前記取付部１３Ｃの下方には、取付部１３Ｃよりさらに直径が小さい取付部１３Ｄが形成され、この取付部１３Ｄに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板１４Ｃよりも１５度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板１４Ｄを取り付け、このプリント基板１４Ｃ上には横方向の列の複数列、例えば横方向（水平方向）の３列（上下方向の３列）に亘って一般反射照明用ＬＥＤ１６が所定間隔を存して複数並設されている。
なお、プリント基板１４Ａの下端部よりも次段のプリント基板１４Ｂの上端部が外方に位置し、プリント基板１４Ｂの下端部よりも次段のプリント基板１４Ｃの上端部が外方に位置し、プリント基板１４Ｃの下端部よりも次段のプリント基板１４Ｄの上端部が外方に位置するように配設すると共に、各プリント基板の配置角度がより下段に行くに従って順次寝かせた状態となるように（より水平に近くなるように）配設される。このように、各ＬＥＤを取り付けた各プリント基板を配設することにより、特に水平方向の寸法を抑えることができ、この結果、その照明量を保ちつつ、照明装置８のコンパクト化を図ることができる。

以上のように、前記ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５の下方の前記装置本体９の内周面に下段に向かうに従って前記ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５の並設角度より順次より寝かせた配置角度となるように前記吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに向けて照明光を照射する複数の一般反射照明用ＬＥＤ１６を３段並設する。

１７は前記ＢＧＡ反射照明灯の外方の直方体形状を呈する装置本体９の４隅に形成された取付空間内にそれぞれ配設されたプリント基板１４Ｅ上に取付けられた透過照明用ＬＥＤで、装置本体９の天面９Ａに開設された各開口部１８を介して前記吸着ノズル５に固定された拡散板１９に向けて光を照射し、その反射光が吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに上方から照射される構成である。

図３に示す直方体形状の装置本体９の一辺はＸ方向（ビーム４Ａ、４Ｂの長手方向）に向き、もう一辺はＹ方向に向き、Ｘ方向は図１に示すように、フィーダ３の並び方向で基板Ｐの搬送方向でもある。従って、透過照明用ＬＥＤ１７は電子部品装着装置１の水平面スペースの空きスペースに配置されており、電子部品装着装置１のＸＹ方向サイズのコンパクト化がなされている。

１１は光が透過可能な透明材料で作製された中空状の保護カバー体で、前記ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５とプリント基板１４Ａとの間や、各一般反射照明用ＬＥＤ１６と各プリント基板１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとの間や、透過照明用ＬＥＤ１７とプリント基板１４Ｅとの間に異物、例えば前記吸着ノズル５に吸着保持されていた状態から落下した電子部品Ｄ、破損した電子部品の一部、ホコリ等が入らないように保護するものである。この保護カバー体１１は、図２及び図４に示すように、概ね上面開口面積が大きく下方に行くに従って開口面積が小さくなるような筒状を呈して、下部が同径の円筒状を呈しており、その下端部は前記取付部１３Ｄの内側に立設した開口端部１３ＤＤに嵌合して前記装置本体９を構成する前記取付部１３Ｄに取付け固定されると共に、その上端部は装置本体９の天面９Ａの開口端部に取付け固定される。

従って、取付部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄで構成される装置本体９と保護カバー体１１とで構成される閉空間Ｓ内に、前記ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５とプリント基板１４Ａ、各一般反射照明用ＬＥＤ１６と各プリント基板１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、透過照明用ＬＥＤ１７とプリント基板１４Ｅが配設されて、前述した異物が入らないように保護される。

また、前記照明装置８の中央部の下方に部品認識カメラ２０が配設され、この部品認識カメラ２０の上方位置にはシーリング２４を介して保護カバー体１１の下端部下面及び取付部１３Ｄの内端部下面に接するレンズ２１、ハーフミラー２２及びレンズ２３が配設され、このレンズ２３は照明装置８の装置本体９の貫通孔１０に面するように配置される。そして、プリント基板１４Ｆに取り付けられた同軸照明用ＬＥＤ２５から照射された光は前記ハーフミラー２２により半分の量が透過して半分の量が反射して上昇して、レンズ２３を介して吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに照射され、その反射像がレンズ２１、ハーフミラー２２及びレンズ２３を介して部品認識カメラ２０により撮像される構成である。
また、ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５の配置と同様に、一般反射照明用ＬＥＤ１６や同軸照明用ＬＥＤ２５も、横方向の列の複数列に亘って並設すると共に千鳥状に配設してもよい。

そして、装着ヘッド６が移動して部品認識すべき位置と装着ヘッド６の位置とが一致すると、部品認識カメラ２０が露光して、吸着ノズル５に吸着保持されている電子部品の種類に応じて照度とどのＬＥＤを１回だけフラッシュ点灯させるかがメモリ（図示せず）に格納されており、この電子部品を保持した吸着ノズル５が移動しながら部品認識カメラ２０が電子部品を撮像してフライ認識が行われる。

即ち、電子部品がＢＧＡである場合にはＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５をフラッシュ点灯させ、円筒形状の電子部品やＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）である場合にはＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５、一般反射照明用ＬＥＤ１６及び同軸照明用ＬＥＤ２５をフラッシュ点灯させ、通常の反射照明が必要な電子部品である場合には一般反射照明用ＬＥＤ１６及び同軸照明用ＬＥＤ２５をフラッシュ点灯させ、透過照明が必要な電子部品である場合には透過照明用ＬＥＤ１７をフラッシュ点灯させることとなる。

以上の構成により、以下装着動作について説明する。先ず、プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて搬送装置２の基板供給部上に存在すると、この基板供給部上のプリント基板Ｐを基板位置決め部へ移動させ、このプリント基板Ｐを位置決めして固定する。

そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、奥側のビーム４がＹ方向リニアモータの駆動により前後に延びたガイドに沿ってスライダが摺動してＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。この場合、装着ヘッド６をＸ方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル５を昇降させることにより、複数の吸着ノズル５が次々と部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。

また、奥側の装着ヘッド６の吸着ノズル５による電子部品の取出しの後、或いは取出しているときに、手前側のビーム４がＹ方向リニアモータの駆動によりＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。但し、奥側及び手前側のビーム４の吸着ノズル５が併行して取出し動作をする場合には、両ビーム４の装着ヘッド６が衝突しないように対応するＹ方向リニアモータ及びＸ方向リニアモータが制御される。

そして、取出した後は両装着ヘッド６の吸着ノズル５を上昇させて、両ビーム４の装着ヘッド６を各部品認識カメラ２０の上方を通過させ、この移動中に両装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理して吸着ノズル５に対する位置ズレを把握することができる（フライ認識）。この場合、吸着ノズル５に吸着保持されている電子部品の種類に応じた照度で必要なＬＥＤが１回だけフラッシュ点灯する。

即ち、電子部品がＢＧＡ５０である場合には、図５に示すように、ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５をフラッシュ点灯させて装着ヘッド６に設けられた複数の吸着ノズル５に吸着保持されたＢＧＡ５０に斜め下方から保護カバー体１１を透過させた光を照射する。円筒形状の電子部品やＰＬＣＣである場合にはＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５、一般反射照明用ＬＥＤ１６及び同軸照明用ＬＥＤ２５をフラッシュ点灯させて装着ヘッド６に設けられた複数の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品に斜め下方から光を照射して円筒形状の電子部品などに対して、均一に明るく照明できるように照射する。通常の反射照明が必要な電子部品である場合には、一般反射照明用ＬＥＤ１６及び同軸照明用ＬＥＤ２５をフラッシュ点灯させて装着ヘッド６に設けられた複数の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品に斜め下方から光を照射する。透過照明が必要な電子部品である場合には、図６に示すように、透過照明用ＬＥＤ１７をフラッシュ点灯させて装置本体９の天面９Ａに開設された各開口部１８を介して複数の前記吸着ノズル５に固定された拡散板１９に向けて光を照射し、この拡散板１９を介して上方から光を複数の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品Ｄに照射する。

また、以上のいずれの前記ＬＥＤをフラッシュ点灯させる場合においても、前記部品認識カメラ２０の露光が終了すると、各撮像画像についてＣＰＵ４０が認識処理し、各電子部品の吸着ノズル５に対する位置が把握される。

その後、装着データの電子部品の装着座標に各電子部品の位置認識結果を加味して、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。即ち、Ｘ及びＹ方向については各ビーム４に対応するＹ方向リニアモータ及びその装着ヘッド６に係るＸ方向リニアモータにより、装着角度についてはθ軸モータにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ・Ｙ方向及び装着角度が補正され、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、各電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。このようにして、プリント基板Ｐ上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板Ｐを基板位置決め部から基板排出部を介して下流装置に受け渡す。
なお、前述したフライ認識の際に、吸着ノズル５に吸着保持されていた電子部品Ｄが貫通孔１０を介してレンズ２３上に落下すると、跳ねることとなるが、このとき電子部品Ｄは保護カバー体１１により前記ＢＧＡ照明用ＬＥＤ１５とプリント基板１４Ａとの間や、各一般反射照明用ＬＥＤ１６と各プリント基板１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとの間や、透過照明用ＬＥＤ１７とプリント基板１４Ｅとの間に入り込むが確実に防止できる。

また、前述したように、前記吸着ノズル５に吸着保持されていた状態から落下した電子部品Ｄに限らず、破損した電子部品の一部やホコリ等が入らないように保護することもでき、漏電事故が発生することが防止できる。しかも、保護カバー体１１上に異物が落下した場合には、この保護カバー体上を滑動してレンズ２３上に溜まることとなるが、貫通孔１０の上面開口から容易に取出すことができる。

なお、保護カバー体を貫通孔１０の上面開口を塞ぐように設けることも考えられるが、この場合にはこの保護カバー体上の電子部品等の異物が照明灯の光を反射させることとなるので、電子部品の誤認識を招くことになるが、本発明によればこのようなことはない。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の概略平面図である。 照明装置の概略縦断面図である。 照明装置の平面図である。 図３の中間部の図示を省略したＡ−Ａ断面図である。 ＢＧＡの照明を示す照明装置の部分縦断面図である。 透過照明を示す照明装置の部分縦断面図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
２ 搬送装置
３ 部品供給装置
３Ｂ 部品供給ユニット
４ ビーム
５ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
８ 照明装置
９ 装置本体
１０ 貫通孔
１１ 保護カバー体
１４Ａ〜１４Ｄ プリント基板
２０ 部品認識カメラ

Claims (1)

1. 部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、上面及び下面を開口した中空筒状体の下部にはレンズを介して前記部品認識カメラを配設すると共に前記筒状体の内周面にこの内周面に沿って配設された各プリント基板上に前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて照明光を照射する複数の照明灯を上下多段に並設し、この照明灯と該照明灯が配設される各プリント基板との間に異物が入らないように保護する光が透過可能な透明材料で作製された中空状の保護カバー体を設け、この保護カバー体の上端部を前記筒状体の天面の開口端部に取付け固定し、前記保護カバー体の下端部を前記筒状体の下部の開口端部に取付け固定し、前記筒状体と前記保護カバー体とで閉空間を構成し、前記閉空間内に前記各プリント基板及び前記照明灯を配設したことを特徴とする電子部品装着装置。