JP5192220B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

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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、照明装置により照射される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、反射光を利用して照明しているので、光量が少ない。まして、大きな電子部品であれば、光の照射量が不足する箇所が発生したり、また複数の吸着ノズルに吸着保持された複数の電子部品を同時撮像する場合にも光の照射量が不足する箇所が発生するので、一般的には照明灯をより多く配置して、光量の増大を図って、吸着ノズルを高速で移動してもフライ認識が行えるようにすることが考えられる。
特開平6−61700号公報
しかし、照明灯をより多く配置するのに、縦断面が半円形状を呈する壁面に配置するのでは、その照明量を保ちつつ、照明装置をコンパクトにすることは困難である。
そこで本発明は、その照明量を保ちつつ、吸着ノズル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を極力コンパクトに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、照明装置により照射される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、前記照明装置の平面視円形の内周面の上部にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子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反射照明灯を上下方向の列の複数列に亘って環状のプリント基板上に並設し、このBGA反射照明灯の下方の前記内周面に順次下段に向かうに従って前記BGA反射照明灯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一般反射照明灯を上下方向の複数列に亘って並設した複数の環状のプリント基板を複数段並設し、且つ、これらの複数段並設された環状のプリント基板は、上段のプリント基板の下端部よりも下方の次の段のプリント基板の上端部が外方に位置し、該プリント基板の最も外方に位置した一般反射照明灯が上方のプリント基板の下端部より内方に位置するように配設されたことを特徴とすることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、前記BGA反射照明灯及び/又は一般反射照明灯は、白色LEDであることを特徴とする。
本発明は、BGA反射照明灯の下方の平面視円形の内周面に順次下段に向かうに従って前記BGA反射照明灯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一般反射照明灯を上下方向の複数列に亘って並設した複数の環状のプリント基板を複数段並設し、且つ、これらの複数段並設された環状のプリント基板は、上段のプリント基板の下端部よりも下方の次の段のプリント基板の上端部が外方に位置し、該プリント基板の最も外方に位置した一般反射照明灯が上方のプリント基板の下端部より内方に位置するように配設されたので、その照明量を保ちつつ、特に水平方向の寸法を抑えることができ、吸着ノズル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を極力コンパクトにすることができる。
以下図1に基づき、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置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が円周上に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。
また、各装着ヘッド6には基板認識カメラ8が設けられ、位置決めされているプリント基板Pに付された位置決めマークを撮像する。10は後述する照明装置で、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。
次に、図2乃至図4に基づいて、前記照明装置10について詳述する。照明装置10の装置本体11は、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12が形成されている。この貫通孔12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12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、例えば4列に亘って並設する。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上には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されている。このように、横方向(水平方向)の4列に亘ってBGA照明用LED15を所定間隔を存して複数並設したから、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。
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10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11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11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11の天面11A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11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、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。
また、前記照明装置10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10の装置本体11の貫通孔12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、26、26はガラス板に透明な装置基準マーク27を除いて黒く塗料を蒸着させて形成した電子部品装着装置1の装置基準部材であり、前記照明装置10の前後にそれぞれ配設される。そして、下方より一方の基準マーク照明用LED28の光が対応する装置基準部材26に照射され、装置基準マーク27の透過像が基板認識カメラ8により撮像される構成である。そして、前後いずれの部品認識カメラ20で前後いずれのビーム4A、4Bに設けられた装着ヘッド6の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品を撮像でき、奥側の装置基準部材26の装置基準マーク27は奥側のビーム4Aに設けられた基板認識カメラ8が撮像し、手前側の装置基準部材26の装置基準マーク27は手前側のビーム4に設けられた基板認識カメラ8が撮像する構成である。
次に、奥側の照明装置10に対応する各種照明の制御に係る制御ブロック図である図5に基づき、以下説明する。先ず、30はカウンターボードで、奥側のビーム4に対応するリニアスケール読取ヘッド(図示せず)から装着ヘッド位置信号が入力されるカウンター回路31と、部品認識すべき位置を格納している比較レジスタ32と、この比較レジスタ32が格納している部品認識すべき位置とカウンター回路31の装着ヘッド位置とが一致するか否かを比較すると共に一致すると一致信号を出力する比較回路33とを備えている。
35は露光タイミング回路で、奥側のビーム4の移動により部品認識カメラ20の上方位置に装着ヘッド6が移動して来て前記比較回路33から一致信号が入力されると、画像取込信号を部品認識カメラ20及び基板認識カメラ8に出力して露光させると共にその後にLEDコントロール・駆動回路36にフラッシュ点灯信号を出力する。前記LEDコントロール・駆動回路36は、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が電子部品を撮像する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ように、前記LEDコントロール・駆動回路36は制御する。
なお、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、基準マーク照明用LED28は必ず点灯させる構成であり、これら全てのLEDは光照射量が多く、種々の色の電子部品にも対応できる白色LEDであって、フライ認識における装着ヘッド6が高速移動する場合に好適である。
そして、前記部品認識カメラ20及び基板認識カメラ8の露光が終了すると、両カメラよりビデオ信号が画像入力部38に入力され、そのフレームメモリ39に各撮像画像を格納し、CPU40が認識処理する構成である。
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10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、奥側のビーム4に対応する装着ヘッド6の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品の撮像及び認識処理について、以下説明する。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、奥側の装着ヘッド6がビーム4のX方向リニアモータ及びY方向リニアモータの駆動により奥側の部品認識カメラ20の上方を通過するが、その通過する前に、この奥側の部品認識カメラ20のX方向における位置と装着ヘッド6のX方向における位置とを合わせる。そして、このX方向の位置合わせをした後に、更にこの装着ヘッド6がY方向に移動すると、その移動中にビーム4に対応するリニアスケール読取ヘッドから装着ヘッド位置信号がカウンター回路31に出力されるので、比較レジスタ32が格納している部品認識すべき位置とカウンター回路31の装着ヘッド位置とが一致したときに比較回路33が一致信号を出力する。
このように、比較回路33からの一致信号を入力すると、露光タイミング回路35は画像取込信号を部品認識カメラ20及び基板認識カメラ8に出力して露光させると共にその後にLEDコントロール・駆動回路36にフラッシュ点灯信号を出力する。このフラッシュ点灯信号を入力したLEDコントロール・駆動回路36は、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格納されているので、必要なLEDをフラッシュ点灯させる。
即ち、電子部品がBGA50である場合には、図6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に斜め下方から光を照射し、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し、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し、透過照明が必要な電子部品である場合には、図7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11の天面11A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、基準マーク照明用LED28はLEDコントロール・駆動回路36により必ず点灯され、前記部品認識カメラ20及び基板認識カメラ8の露光が終了すると、両カメラより装置基準マーク27に係るビデオ信号及び電子部品に係るビデオ信号が画像入力部38に入力され、そのフレームメモリ39に各撮像画像が格納され、CPU40が認識処理し、装置基準の位置及び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、両ビーム4の基板認識カメラ8をプリント基板P上方へ移動させて、位置決めされているプリント基板Pに付された位置決めマークを撮像し、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理してプリント基板Pの位置を把握する。そして、装着データの電子部品の装着座標にプリント基板Pの位置認識結果、各装置基準位置認識結果及び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。
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A−A断面図である。 各種照明の制御に係る制御ブロック図である。 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
10 照明装置
15 BGA照明用LED
16 一般反射照明用LED
17 透過照明用LED
20 部品認識カメラ
25 同軸照明用LED

Claims (2)

  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、照明装置により照射される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、前記照明装置の平面視円形の内周面の上部にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子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反射照明灯を上下方向の列の複数列に亘って環状のプリント基板上に並設し、このBGA反射照明灯の下方の前記内周面に順次下段に向かうに従って前記BGA反射照明灯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一般反射照明灯を上下方向の複数列に亘って並設した複数の環状のプリント基板を複数段並設し、且つ、これらの複数段並設された環状のプリント基板は、上段のプリント基板の下端部よりも下方の次の段のプリント基板の上端部が外方に位置するように配設されたことを特徴とする電子部品装着装置。
  2. 前記BGA反射照明灯及び/又は一般反射照明灯は、白色LEDであることを特徴とする請求項1に記載の電子部品装着装置。
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