JP5566359B2

JP5566359B2 - 部品装着装置

Info

Publication number: JP5566359B2
Application number: JP2011215557A
Authority: JP
Inventors: 善紀池田; 章祐川合
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN103079392B; KR101562692B1; JP2013077648A; CN103079392A; KR20130035235A

Description

本発明は、基板上に装着された蛍光体を備えたＬＥＤ素子を覆うように、前記ＬＥＤ素子が発光する光を拡散する光拡散用レンズを装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記基板上に装着する部品装着装置に関する。

その本体の上面中央部に半球状の光拡散用レンズを備えたＬＥＤ素子を基板上に装着する部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。また、前記基板上にＬＥＤ素子を装着した後、この装着されたＬＥＤ素子を覆うように光拡散用レンズを前記基板上に装着するようにした技術も知られている。この場合において、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を覆うように、前記光拡散用レンズを前記基板上に装着するに際して、前記基板に形成された配線パターンや、前記ＬＥＤ素子の外形を基準に装着することが考えられる。

特開２０１１−１６５８３４号公報

しかし、前記配線パターンを基準にしたり、ＬＥＤ素子の外形を基準にして、前記光拡散用レンズを装着する場合には、ＬＥＤ素子の発光部である蛍光部と前記配線パターンやＬＥＤ素子の外形とは必ずしも、一致しないため、前記光拡散用レンズとの光軸ズレが発生するという問題が考えられる。

そこで、ＬＥＤ素子の発光部の位置を精度良く認識し、光軸精度の高い光拡散用レンズの基板上への装着を行うことを目的とする。

このため第１の発明は、基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドに取り付けられたカメラと、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を照明する照明灯とを設け、
前記照明灯からの照明によって生じる前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を前記カメラの撮像面に入射し、前記ＬＥＤ素子の位置を当該蛍光体の像から認識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ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過するフィルタを、当該ＬＥＤ素子と前記カメラの撮像面との間であって、当該ＬＥＤ素子を照明する照明灯よりも前記カメラの撮像面側に備えることを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記カメラは、前記基板の位置を認識するために前記基板に付された基板認識マークを撮像する基板認識カメラであることを特徴とする。
第４の発明は、第２の発明において、前記照明灯は紫外光を前記ＬＥＤ素子に向けて照射し、前記フィルタは当該紫外光をカットすることを特徴とする。
第５の発明は、第１乃至第４の何れかに記載の発明において、前記蛍光体の像から得られた蛍光体の位置を前記ＬＥＤ素子の位置として認識し、当該蛍光体の中心と前記光拡散用レンズの光軸とが一致するように、前記光拡散用レンズを基板上に装着することを特徴とする。
第６の発明は、基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドを用いて前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドは、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を照明する照明灯と、当該照明によって生じる前記ＬＥＤ素子からの光を撮像するカメラと、前記照明灯よりカメラ側に設置され、前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過して前記カメラの撮像面に入射するフィルタとを備え、当該カメラの撮像面に形成された前記蛍光体の像を用いて前記ＬＥＤ素子の位置を認識することを特徴とする。

本発明は、ＬＥＤ素子の発光部の位置を精度良く認識し、光軸精度の高い光拡散用レンズの基板上への装着を行うことができる。

電子部品装着装置の平面図である。照明灯を点灯させて紫外光をプリント基板上に装着されたＬＥＤ素子に照射した状態の簡略説明図である。光拡散用レンズを装着ヘッドの吸着ノズルが吸着している状態図である。プリント基板上に装着されたＬＥＤ素子を覆うように光拡散用レンズを前記プリント基板上に装着した状態の縦断面図（Ａ）と、同状態の平面図（Ｂ）である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、電子部品装着装置１の装置本体２上の前部及び後部には部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが４つのブロックに分かれて複数並設されている。部品供給装置３Ａはレーン番号（部品供給ユニットの配置番号）が１００番台であり、部品供給装置３Ｂはレーン番号が２００番台であり、部品供給装置３Ｃはレーン番号が３００番台であり、部品供給装置３Ｄはレーン番号が４００番台である。

前記各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、取付台であるカート台のフィーダベース上に部品供給ユニット５を多数並設したものであり、部品供給側の先端部が基板としてのプリント基板Ｐの搬送路に臨むように前記装置本体２に連結具（図示せず）を介して着脱可能に配設され、この連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。

そして、各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、部品供給側の先端部が装着ヘッド６のピックアップ領域（部品の取出し領域）に臨むように配設されており、各部品供給ユニット５は前記カート台に回転自在に載置した供給リールに巻回した状態で順次繰り出された収納テープに所定間隔で開設した送り孔にその歯が嵌合した送りスプロケットを所定角度回転させて収納テープを部品の部品吸着取出位置まで送りモータにより間欠送りするテープ送り機構と、剥離モータの駆動により吸着取出位置の手前でキャリアテープからカバーテープを引き剥がすためのカバーテープ剥離機構とを備え、カバーテープ剥離機構によりカバーテープを剥離してキャリアテープの収納部に装填された部品を順次部品吸着取出位置へ供給して先端部から後述する保持具としての吸着ノズル１１により取出し可能である。

そして、手前側の部品供給装置３Ｂ、３Ｄと奥側の部品供給装置３Ａ、３Ｃとの間には、基板搬送機構を構成する２つの供給コンベア、位置決め部８、８（コンベアを有する）及び排出コンベアが設けられている。前記各供給コンベアは上流より受けた各プリント基板Ｐを前記各位置決め部８に搬送し、この各位置決め部８で位置決め機構（図示せず）により位置決めされた各基板Ｐ上に部品が装着した後、各排出コンベアに搬送し、その後下流側装置に搬送する。なお、前記位置決め機構により、プリント基板Ｐは前後左右方向（平面方向）、上下方向（垂直方向）の位置決めがされる。

Ｙ方向にＹ軸駆動モータによりガイドレール９に沿って移動する各ビーム１０にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータにより移動する装着ヘッド６が設けられ、この装着ヘッド６には複数本の吸着ノズル１１が設けられる。そして、前記装着ヘッド６には前記吸着ノズル１１を上下動させるための上下軸駆動モータが搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸駆動モータが搭載されている。従って、装着ヘッド６の吸着ノズル１１はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、鉛直軸回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１２は部品認識カメラで、各種部品が吸着ノズル１１に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために前記吸着ノズル１１に吸着保持された部品を撮像する。１９は前記装着ヘッド６に設けられた基板認識カメラで、プリント基板Ｐに付された位置決めマーク等を撮像する。そして、各前記カメラ１２、１９により撮像された画像は、認識処理装置により認識処理される。

図２において、２０は前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１に斜め上方から紫外光ＵＶを照射する複数個の照明灯で、前記ＬＥＤ素子２１を平面視した場合における最長部の長さより長い間隔を置いて配設される。この複数個の照明灯２０は、所定間隔を存して一列に複数個配設した照明灯２０群を対向するように、前記間隔を置いて前記装着ヘッド６に二列配設するようにしてもよいし、前記間隔を直径とする円周上に環状に所定間隔を存して複数個配設するようにしてもよい、
２２は前記基板認識カメラ１９の下面に取り付けられる鏡筒で、内部に反射像を結像するためのレンズ２３が配設されている。２４はフィルタで、紫外光ＵＶを反射させて透過させないでカットしてこの紫外光が前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射しないようにするもので、前記装着ヘッド６に取り付けられる。

このフィルタ２４は、前記照明灯２０からの紫外光ＵＶを前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射する際に、このＬＥＤ素子２１と前記基板認識カメラ１９との間に位置することとなるように前記装着ヘッド６に配設される。点線で示すように、前記鏡筒内において前記レンズ２３と前記基板認識カメラ１９との間に配設してもよい。

そして、前記照明灯２０からの紫外光ＵＶが前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射されると、前記ＬＥＤ素子２１上面の発光体である蛍光体２１Ａから可視光ＶＬ（人間の眼で見ることができる光。波長が３３０から７８０ｎｍ）が発生すると共にその他の部分からは紫外光ＵＶが反射することとなる。なお、本実施形態では、前記蛍光体２１Ａは平面視円形状であるが、矩形状、その他の形状のものでもよい。

従って、前記基板認識カメラ１９とプリント基板Ｐとの間に位置することとなる前記フィルタ２４によって、紫外光はカットされて、前記蛍光体２１Ａからの可視光の光のみが前記レンズ２３を介して前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射することとなる。この結果、前記ＬＥＤ素子２１の蛍光体（発光面）２１Ａのみ明るく映り、この蛍光体２１Ａ部分のみの位置を前記認識処理装置により認識することができる。

２５は前記ＬＥＤ素子２１から発せられる光を拡散するための光拡散用レンズであり、前記プリント基板Ｐ上に装着された前記ＬＥＤ素子２１を上方から覆うように前記プリント基板Ｐ上に装着される。この光拡散用レンズ２５は平面視円形状を呈し、下面中央部を上方へ凹ませたＬＥＤ素子２１を収納するための収納部２５Ａと、前記プリント基板Ｐに接着剤を介して固定される周縁部の平面部２５Ｂとを備え、この光拡散用レンズ２５の中心軸線が光軸ＣＬとなる。

ここで、部品（電子部品）の装着動作について簡単に説明すると、前記プリント基板Ｐが上流装置より供給コンベアを介して位置決め部８に搬送されて位置決め固定され、装着順毎の装着データに従い、装着ヘッド６が移動して、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１１が装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット５から吸着して取出す。

詳述すると、この場合、部品が前記ＬＥＤ素子２１である場合には、装着ヘッド６の吸着ノズル１１が装着順序に従って装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット５上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸駆動モータが駆動してビーム１０が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータが駆動して装着ヘッド６が移動し、既に所定の部品供給ユニット５は送りモータ及び剥離モータが駆動されて部品吸着取出位置にて前記ＬＥＤ素子２１が取出し可能状態にあるため、上下軸駆動モータが所定の前記吸着ノズル１１を下降させて前記ＬＥＤ素子２１を吸着して取出し、次に装着ヘッド６は上昇する。

そして、同様に、装着ヘッド６の他の吸着ノズル１１でその他の電子部品も部品供給ユニット５から取出す。

そして、前記吸着ノズル１１は位置決め部８にて位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に前記ＬＥＤ素子２１及びその他の電子部品を装着するように移動するが、この装着ヘッド６の移動途中において、装着ヘッド６が移動しながら部品認識カメラ１２の上方位置を通過する際に吸着ノズル１１に吸着保持された前記ＬＥＤ素子２１等が部品認識カメラ１２により撮像される（フライ認識）。

そして、この撮像結果に基づいて前記ＬＥＤ素子２１等が当該吸着ノズル１１に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき認識処理装置により認識処理されるが、Ｙ軸駆動モータ及びＸ軸駆動モータを駆動させて前記ＬＥＤ素子２１等を保持した吸着ノズル１１はプリント基板Ｐまで移動する。プリント基板Ｐ上へ前記ＬＥＤ素子２１等を装着する前に、基板認識カメラ１９がプリント基板Ｐに付された認識マークを撮像し、認識処理装置により認識処理されてプリント基板Ｐの位置が把握される。

従って、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置認識結果及び前記ＬＥＤ素子２１の位置認識処理結果を加味して、制御装置によりＹ軸駆動モータ、Ｘ軸駆動モータ及びθ軸駆動モータが補正制御され、各装着ヘッド６の吸着ノズル１１が位置ずれを補正しつつ、それぞれ前記ＬＥＤ素子２１等がプリント基板Ｐ上の所定位置に装着される。

そして、プリント基板Ｐ上へのＬＥＤ素子２１を含めた全ての部品（電子部品）の装着を終えると、各位置決め部８から各排出コンベアに搬送し、その後下流側装置に搬送される。

一方、この電子部品装着装置１の下流において、同じ電子部品装着装置１が配設された部品実装ラインが構成されており、以上のように前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１を覆うように、前記光拡散用レンズ２５を前記プリント基板Ｐ上に装着する動作について、以下説明する。

即ち、前記部品供給ユニット５の部品吸着取出位置に供給された前記光拡散用レンズ２５を前記吸着ノズル１１が吸着して取出す（図３参照）。そして、前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１の上方に前記基板認識カメラ１９を移動させた後、前記照明灯２０が点灯し、紫外光ＵＶが前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射される。

すると、前記ＬＥＤ素子２１上面の蛍光体２１Ａから可視光が発生すると共にその他の部分からは紫外光ＵＶが反射することとなる。従って、前記フィルタ２４によって、前記その他の部分から反射された紫外光ＵＶを下方へ反射して、この紫外光ＵＶはカットされて、前記蛍光体２１Ａからの可視光の光のみが前記レンズ２３を介して前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射することとなる（図２参照）。この結果、前記ＬＥＤ素子２１の蛍光体（発光面）２１Ａのみ明るく映り、この蛍光体２１Ａ部分のみの位置を前記認識処理装置により認識することができる。

従って、この認識結果に基づいて、前記装着ヘッド６及び前記吸着ノズル１１を移動させて、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記光拡散用レンズ２５の中心軸線である光軸ＣＬと前記蛍光体２５Ａの中心とを一致させた状態で、前記ＬＥＤ素子２１を収納部２５Ａ内に収納させて上方から覆うように、前記光拡散用レンズ２５を前記プリント基板Ｐ上に装着することができる。

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。

１電子部品装着装置
６装着ヘッド
１９基板認識カメラ
２０照明灯
２１ＬＥＤ素子
２１Ａ蛍光体
２４、２４Ａフィルタ
２５光拡散用レンズ

Claims

基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドに取り付けられたカメラと、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を照明する照明灯とを設け、
前記照明灯からの照明によって生じる前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を前記カメラの撮像面に入射し、前記ＬＥＤ素子の位置を当該蛍光体の像から認識することを特徴とする部品装着装置。
前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過するフィルタを、当該ＬＥＤ素子と前記カメラの撮像面との間であって、当該ＬＥＤ素子を照明する照明灯よりも前記カメラの撮像面側に備えることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
前記カメラは、前記基板の位置を認識するために前記基板に付された基板認識マークを撮像する基板認識カメラであることを特徴とする請求項１または２に記載の部品装着装置。
前記照明灯は紫外光を前記ＬＥＤ素子に向けて照射し、前記フィルタは当該紫外光をカットすることを特徴とする請求項２に記載の部品装着装置。
前記蛍光体の像から得られた蛍光体の位置を前記ＬＥＤ素子の位置として認識し、当該蛍光体の中心と前記光拡散用レンズの光軸とが一致するように、前記光拡散用レンズを基板上に装着することを特徴とする請求項１乃至４の何れかにに記載の部品装着装置。
基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドを用いて前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドは、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を照明する照明灯と、当該照明によって生じる前記ＬＥＤ素子からの光を撮像するカメラと、前記照明灯よりカメラ側に設置され、前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過して前記カメラの撮像面に入射するフィルタとを備え、当該カメラの撮像面に形成された前記蛍光体の像を用いて前記ＬＥＤ素子の位置を認識することを特徴とする部品装着装置。