CN102883593A - 电子元件安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子元件安装装置，其将使用了基准标记的元件位置的识别和不使用基准标记的元件位置的识别分开使用，由此能够准确地识别元件位置。在元件安装头（47）上设有由元件相机（57）拍摄的标记（56、156），对应于由吸嘴吸附的电子元件，切换使用标记来识别元件位置的第一元件识别步骤（102~106）和不使用标记来识别元件位置的第二元件识别步骤（108~112）来识别元件位置。

Description

电子元件安装装置

技术领域

本发明涉及通过吸嘴吸附电子元件而安装于基板的电子元件安装装置。

背景技术

通常在电子元件安装装置中，通过吸嘴来从元件供给位置吸附电子元件，向电路基板上的确定的坐标位置安装。在这种电子元件安装装置中，在将吸嘴吸附的电子元件向电路基板搬运的中途使该电子元件通过元件相机上方，通过元件相机，识别电子元件相对于吸嘴的中心的偏心及角度偏移。然后，对所述偏心及角度偏移进行校正，从而将电子元件准确地安装在电路基板的确定的坐标位置。

然而，为了提高元件的安装效率，进行不使吸嘴停止在元件相机上方而拍摄电子元件的处理，但是，不使吸嘴停止在元件相机上方而使该吸嘴高速通过时，即使对于元件相机使拍摄电子元件的时机一致，也会产生拍摄的偏差，从而无法准确地识别电子元件相对于吸嘴中心的偏心及角度偏移。

因此，尝试了如下处理：在吸附头等设置作为基准的标记，同时拍摄电子元件和该标记，由此以标记为基准来识别电子元件。作为这种电子元件安装装置，例如，已知有专利文献1所记载的情况。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-11950号公报

专利文献1记载的方案是，对应于安装用头20在头单元5设置元件识别用的标记25，利用拍摄单元17同时拍摄由安装用头20吸附的元件和标记25，由此能够高精度地识别元件的吸附状态。

然而，在专利文献1所记载的方案中存在如下问题：使用安装用头20，例如安装大型的元件那样的情况下，虽然能够以仅对于拍摄对象元件所对应的标记25进行背光照明的方式控制照明条件，但由于照明条件的控制而成为高成本，并且无法进行未使用标记的元件识别，因此因标记而会对元件识别造成坏影响。

发明内容

本发明为了解决上述的问题而提出，其目的在于提供一种电子元件安装装置，其将使用了基准标记的元件位置的识别和未使用基准标记的元件位置的识别分开使用，由此能够准确地识别元件位置。

为了解决上述课题，本发明的第一方面涉及一种电子元件安装装置，具备：基板搬运装置，设置于基台上，将基板搬入、搬出，对基板进行定位并进行保持；移动台，以能够沿着所述基板的搬运方向及与该搬运方向正交的方向移动的方式支撑于所述基台上；元件供给装置，供给向所述基板进行安装的电子元件；元件安装头，安装于所述移动台上，具有用于吸附由所述元件供给装置供给的电子元件的吸嘴，并将所述吸嘴所吸附的所述电子元件安装到被定位并保持于所述基板搬运装置上的所述基板上；及元件相机，对所述吸嘴所吸附的电子元件进行拍摄；所述电子元件安装装置的特征在于，在所述元件安装头上设有由所述元件相机进行拍摄的标记，根据由所述吸嘴所吸附的电子元件，对第一元件识别步骤和第二元件识别步骤进行切换来识别元件位置，其中，所述第一元件识别步骤使用所述标记来识别元件位置，所述第二元件识别步骤不使用所述标记来识别元件位置。

本发明的第二方面以第一方面为基础，其特征在于，所述第二元件识别步骤通过以所述吸嘴的中心与电子元件的中心错开的方式吸附电子元件，而由电子元件遮盖所述标记来识别元件位置。

本发明的第三方面以第一或第二方面为基础，其特征在于，在不使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，以不与所述标记重叠的方式来吸附电子元件；在使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，以遮盖所述标记的方式吸附电子元件。

本发明的第四方面以第一至第三方面为基础，其特征在于，识别电子元件与所述标记重叠或有可能重叠的部位，并且，在电子元件的图像处理中不使用该部位。

本发明的第五方面以第一方面为基础，其特征在于，准备带有所述标记的吸嘴和不带所述标记的吸嘴这两种吸嘴；在不使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，将带有所述标记的吸嘴安装于所述元件安装头上；在使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，将不带所述标记的吸嘴安装于所述元件安装头上。

发明效果

根据如上所述构成的本发明的第一方面，在元件安装头上设置通过元件相机拍摄的标记，根据由吸嘴吸附的电子元件，切换成第一元件识别步骤和第二元件识别步骤来识别元件位置，所述第一元件识别步骤使用标记来识别元件位置，所述第二元件识别步骤不使用标记来识别元件位置，因此能够将使用了标记的元件位置的识别和未使用标记的元件位置的识别分开使用，在未使用标记的元件位置的识别中，不会因标记对元件位置的识别造成坏影响。

根据本发明的第二方面，第二元件识别步骤通过使吸嘴的中心与电子元件的中心错开来吸附电子元件，利用电子元件遮盖标记而识别元件位置，因此仅通过使电子元件相对于吸嘴的中心错开地进行吸附，就能够遮挡标记，由此，不用附加特别的结构要素，就能够准确地进行不需要标记的元件位置的识别。

根据本发明的第三方面，不停止在元件相机上而拍摄电子元件时，以不与标记重叠的方式吸附电子元件，停止在元件相机上而拍摄电子元件时，以遮盖标记的方式吸附电子元件，因此仅通过改变电子元件相对于吸嘴的吸附方法，就能够容易地切换不停止在元件相机上而拍摄电子元件的方式和停止在元件相机上而拍摄电子元件的方式。

根据本发明的第四方面，识别电子元件与标记重叠或有可能重叠的部位，在电子元件的图像处理中不使用该部位，因此不会发生由于标记而元件位置的识别需要时间或对元件位置产生误识别的可能性，从而能够迅速且准确地识别元件位置。

根据本发明的第五方面，准备带有标记的吸嘴和没有标记的吸嘴这两种吸嘴，不停止在元件相机上而拍摄电子元件时，将带有标记的吸嘴安装于元件安装头，停止在元件相机上而拍摄电子元件时，将没有标记的吸嘴安装于元件安装头，因此通过吸嘴的更换，就能够容易地切换成使用了标记的元件位置的识别和未使用标记的元件位置的识别。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的电子元件安装装置的立体图。

图2是表示第一实施方式的元件安装头的图。

图3是从图2的箭头3方向观察到的图。

图4是表示控制电子元件安装装置的控制装置的图。

图5是表示第一实施方式的识别元件位置的流程图的图。

图6是使用标记来识别元件位置的说明图。

图7是未使用标记来识别元件位置的说明图。

图8是表示本发明的第二实施方式的识别元件位置的说明图。

图9是在第二实施方式中识别带有引脚的元件的说明图。

图10是表示本发明的第三实施方式的电子元件安装装置的俯视图。

图11是表示第三实施方式的吸嘴的侧视图。

图12是从图11的箭头12方向观察到的图。

图13是表示说明第三实施方式的动作的流程图的图。

标号说明

10…电子元件安装装置，20…元件供给装置，30…基板搬运装置，40…元件移载装置，47…元件安装头，55…吸嘴，56…标记，57…元件相机，58…基板相机，70…控制装置，78…图像处理装置，80…切换电路，102~106…第一元件识别步骤，108~112…第二元件识别步骤，B…电路基板，P…电子元件。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的实施方式。如图1所示，电子元件安装装置10具备元件供给装置20、基板搬运装置30及元件移载装置40。

作为一例，元件供给装置20由在基台11上将多个盒式的供料器21沿着X轴方向并列设置而构成的装置形成。供料器21以可拆装的方式安装在设置于基台11的装置台22上，且具有供给卷轴23，该供给卷轴23卷绕有将多个电子元件隔开间隔收容成一列的带。在供料器21的内部，内置有未图示的电动机，该电动机作为对带进行间距传送的驱动源，通过该电动机每次将带送出1个间距，将带中收容的电子元件向设置在供料器21的前端部上的元件供给位置依次供给。

基板搬运装置30是将电路基板B沿着X轴方向搬运并定位保持在规定位置的装置，作为一例，由将搬运单元31、32并列设置2列而成的双输送机类型的部件构成。各搬运单元31、32中，分别将一对导轨33、34相互平行且对置地分别水平地并列设置在基台11上。对由导轨33、34引导的电路基板B进行支承并搬运的一对传送带（未图示）并列设置于搬运单元31、32。

元件移载装置40由XY机器人构成，XY机器人具备Y轴移动台43，该Y轴移动台43架设在基台11上而配置在元件供给装置20及基板搬运装置30的上方，能够沿着导轨41在与X轴方向正交的Y轴方向上移动。Y轴移动台43的Y轴方向移动经由滚珠丝杠通过Y轴伺服电动机44控制。在Y轴移动台43上引导支承有能够沿着X轴方向移动的X轴移动台45，X轴移动台45的X轴方向移动经由滚珠丝杠通过X轴伺服电动机46控制。

在X轴移动台45安装有元件安装头47，如图2所示，升降轴48以能够沿着与X轴及Y轴方向正交的Z轴方向（上下方向）升降且能够绕Z轴线O1旋转的方式支承在该元件安装头47上。升降轴48通过Z轴伺服电动机49及θ轴伺服电动机50（参照图4），控制向Z轴方向的移动及旋转角度。在升降轴48的下端设有吸附头54，吸附电子元件P的吸嘴55在升降轴53的旋转轴线O1上保持于该吸附头54。

如图2所示，在吸附头54的下表面设有作为识别电子元件P的位置时的基准的标记56。标记56配置在相对于吸嘴55中心轴线O1向规定的角度方向偏移了规定量d1的位置，通过安装在基台11上的元件相机57，与电子元件P同时被拍摄。另一方面，在X轴移动台45安装有对设置于电路基板B的基准标记（未图示）进行拍摄的基板相机58（参照图1）。另外，标记56既可以设置在支承有吸附头54的元件安装头47的主体侧，也可以设置于吸嘴55，直接设置于元件安装头47或者设置于吸附头54及吸嘴55的任一方上的方式都包含在将标记设置于元件安装头47的情况中。

在此，设置于吸附头54（或吸嘴55）的标记56如图3所示，在利用吸嘴55来吸附由电子元件安装装置10处理的电子元件P中的比较小型的电子元件P（元件种类A）时，未由电子元件P遮盖，由此，通过元件相机57，能够与电子元件P同时地拍摄。另一方面，在利用吸嘴55吸附比较大型的电子元件P（元件种类B）时，设置在能够由电子元件P遮盖的位置，在电子元件P的拍摄时，标记不会带来坏影响。

如图4所示，电子元件安装装置10具有控制装置70。控制装置70具备CPU71、ROM72、RAM73及将它们连接的总线74，在总线74上连接有输入输出接口75。在输入输出接口75上连接有电动机控制电路76，该电动机控制电路76控制使元件安装头47沿着Y轴及X轴方向移动的Y轴及X轴伺服电动机44、46、及使升降轴48沿着Z轴方向移动的Z轴伺服电动机49、以及使升降轴48绕着Z轴线转动的θ轴伺服电动机50。而且，在输入输出接口75上连接有图像处理装置77、切换控制电路80等，该图像处理装置77对通过元件相机57及基板相机58拍摄到的图像数据进行图像处理，该切换控制电路80对应于由吸嘴55吸附的电子元件P，而切换成使用标记56来识别元件位置的后述的第一元件识别步骤和不使用标记56来识别元件位置的后述的第二元件识别步骤。

接下来，说明上述的实施方式中的电子元件安装装置10的动作。另外，以下，为了便于说明，对于比较小型的元件种类A的电子元件P，不停止在元件相机57上而识别元件位置，对于比较大型的元件种类B的电子元件P，停止在元件相机57上而识别元件位置，基于这些元件种类A、B，来切换元件位置的识别步骤。

基于来自控制装置70的指令，驱动基板搬运装置30的传送带，电路基板B由导轨33（34）引导而被搬运到规定的位置，定位并夹紧。接下来，通过驱动Y轴伺服电动机44及X轴伺服电动机46，而Y轴移动台43及X轴移动台45沿着Y轴方向及X轴方向移动，使元件安装头47移动到元件供给装置20的元件供给位置。

在元件安装头47移动到元件供给位置的状态下，吸附头54与升降轴48一起借助Z轴伺服电动机49沿Z轴方向下降，通过设置于吸附头54的吸嘴55，来吸附供给到元件供给位置的电子元件。

接下来，通过Y轴移动台43及X轴移动台45的移动，而使元件安装头47移动到电路基板B上的确定的坐标位置，但在通过该中途的元件相机57的上方时，利用元件相机57来拍摄由吸嘴55吸附的电子元件P，由此识别电子元件P相对于吸嘴55的偏移量和电子元件P的吸附姿态。并且，在校正了电子元件P的偏移量和电子元件P的吸附姿态之后，将电子元件P安装在电路基板B的规定位置。

这种情况下，在步骤100中判别由吸嘴55吸附的电子元件P的元件种类为A还是B，在判别为元件种类为A时，向步骤102转移，在该步骤102中，通过吸嘴55吸附电子元件P时，在使电子元件P偏心的位置吸附电子元件P，以免由电子元件P遮盖标记56（参照图6）。

即，由于标记56相对于吸嘴55的中心轴线O1的坐标位置及电子元件P的尺寸已知，因此，在电子元件P的中心OP相对于吸嘴55的中心轴线O1而如图6所示地向远离标记56的方向偏移了ΔX1、ΔY1的位置上进行吸附，从而能够以标记56不会被电子元件P遮盖的方式进行吸附。由此，在下一步骤104中，使吸附了电子元件P的吸嘴55不停止在元件相机57上而通过时，利用元件相机57拍摄电子元件P，由此也能够同时拍摄标记56。接下来，在步骤106中，通过图像处理装置77，以标记56为基准来识别电子元件P的位置，由此即便在吸嘴55上吸附的电子元件P不停止在元件相机57上而进行识别的情况下，也能够抑制拍摄的偏移的发生，能够准确地识别电子元件P相对于吸嘴55的中心的偏心及角度偏移。

通过上述的步骤102、104、106，构成使用标记56来识别元件位置的第一元件识别步骤。

另一方面，在步骤100中，判别为由吸嘴55吸附的电子元件P为元件种类B时，向步骤108转移，在该步骤108中，通过吸嘴55来吸附电子元件P时，在使电子元件P偏心的位置上吸附电子元件P，以免被电子元件P遮盖标记56。

即，如图7所示，在电子元件P的中心OP相对于吸嘴55的中心轴线O1而向接近标记56的方向偏移了ΔX2、ΔY2的位置上进行吸附，由此以标记56被电子元件P遮盖的方式进行吸附。由此，在下一步骤110中，在使吸附了电子元件P的吸嘴55停止在元件相机57上的状态下，利用元件相机57来拍摄电子元件P，接下来，在步骤112中，利用图像处理装置77进行图像处理时，不会由标记56影响电子元件P的图像处理，从而能够准确且迅速地进行电子元件P的位置识别。

通过上述的步骤108、110、112，构成不使用标记56而识别元件位置的第二元件识别步骤。

如此，根据上述的第一实施方式，对应于电子元件P的种类，利用吸嘴55以不与标记56重叠的方式吸附电子元件P，或利用吸嘴55以遮盖标记56的方式吸附电子元件P，因此不停止在元件相机57上而拍摄电子元件P时，能够以标记56为基准来识别电子元件P的位置，而且，停止在元件相机57上而拍摄电子元件P时，标记56不会干扰电子元件P的识别，能够对应于电子元件P准确地进行电子元件P的位置识别。

图8表示本发明的第二实施方式，在吸附头54（或吸嘴55）设有标记56这一点与第一实施方式相同，但该方式通过图像处理装置77对电子元件P进行图像处理时，如图8所示，识别出电子元件P与标记56重叠的部位，不将该部位使用于电子元件P的图像处理。另外，不使用于图像处理的部位也包括尽管未必电子元件P与标记56重叠，但标记56也接近电子元件P而有重叠的可能性的部位。

由此，例如图9所示，对在侧方具有引脚L1的带有引脚的电子元件P1进行图像处理时，使用除了电子元件P与标记56重叠的部位的引脚部分ZA之外的引脚L1，进行电子元件P的图像处理。另外，通常，带有引脚的电子元件P1多为大型的元件，因此停止在元件相机57上来识别元件位置。

接下来，基于图10~图12，说明本发明的第三实施方式。第三实施方式中的电子元件安装装置10与上述的第一实施方式所述的情况相同，具备：由沿着X轴方向并列设置的多个盒式供料器21构成的元件供给装置20；将电路基板B沿着X轴方向搬运，并定位保持在规定位置上的基板搬运装置30；由XY机器人构成的元件移载装置40。

元件移载装置40具有能够沿着Y轴方向移动的Y轴移动台43和能够沿着X轴方向移动地支承在Y轴移动台43上的X轴移动台45。在X轴移动台45上安装有元件安装头47和基板相机58，该元件安装头47具备吸附电子元件P的吸嘴55（参照图2），该基板相机58拍摄电路基板B的基准标记等。而且，在基台11上设有元件相机57，该元件相机57拍摄由吸嘴55吸附的电子元件的吸附状态。

此外，在第三实施方式中的电子元件安装装置10上设有吸嘴收纳装置100，该吸嘴收纳装置100可拆装地收纳有多个吸嘴55。如图11及图12所示，在吸嘴收纳装置100收纳了带有标记156的吸嘴55A和没有标记的吸嘴55B（未图示）这两种吸嘴。标记156在吸嘴55A的后板55A1的下表面上设置在相对于吸嘴55A的中心轴线O1沿径向偏移了规定量d1的位置，能够通过元件相机58与电子元件P同时地拍摄。由吸嘴收纳装置100收纳的吸嘴55A、55B对应于安装在电路基板B上的电子元件P的种类，而安装于元件安装头47。也就是说，在对于比较小型的电子元件P不停止在元件相机57上而识别位置时，将带有标记156的吸嘴55A安装于元件安装头47，在对于比较大型的电子元件P停止在元件相机57上而识别位置时，将无标记的吸嘴55B安装于元件安装头47。另外，在吸嘴收纳装置100与元件安装头47之间更换吸嘴55A、55B的结构已经是公知的技术，例如，可以利用日本特开2000-244193号公报所记载的技术。

接下来，基于图13的流程图说明第三实施方式中的动作。

在步骤200中，判别由吸嘴55（55A、55B）吸附的电子元件P的元件种类为A还是B，在判别为元件种类为A时，向步骤202转移。在步骤202中，在当前安装在元件安装头47的吸附头54上的吸嘴为吸附元件种类B的电子元件P的无标记的吸嘴55B时，发出应更换为带有标记156的吸嘴55A的更换指令，基于此，元件安装头47向吸嘴收纳装置100移动，将安装于吸附头54的吸嘴55B拆下而收纳于吸嘴收纳装置100，并将收纳于吸嘴收纳装置100的带有标记156的吸嘴55A安装于吸附头54。然后，向步骤204转移，通过吸嘴55A来吸附向元件供给装置20的元件供给位置供给的电子元件P。当然，在向元件安装头47的吸附头54安装的吸嘴为吸附元件种类A的电子元件P的带有标记156的吸嘴55A时，不进行吸嘴更换，而向步骤204转移。

接下来，在步骤206中，使吸附有电子元件P的吸嘴55A不停止在元件相机57上，而通过元件相机57，同时拍摄电子元件P和标记156。接下来，在步骤208中，通过图像处理装置77，以标记156为基准来识别电子元件P的位置。

另一方面，在步骤200中，在判别为元件种类B时，向步骤210转移，在该步骤210中，安装在元件安装头47的吸附头54上的吸嘴为吸附元件种类A的电子元件的带有标记156的吸嘴55A时，发出应更换为没有标记的吸嘴55B的更换指令，如上所述进行吸嘴更换。然后，在步骤212中，通过吸嘴55B来吸附向元件供给装置20的元件供给位置供给的电子元件P。

接下来，在步骤214中，在使吸附有电子元件P的吸嘴55B停止在元件相机57上的状态下，通过元件相机57来拍摄电子元件P，然后，在步骤216中，通过图像处理装置77来识别电子元件P的位置。

另外，在第三实施方式中，通过步骤204、206、208，构成使用标记56来识别元件位置的第一元件识别步骤，通过步骤212、214、216，构成不使用标记56来识别元件位置的第二元件识别步骤。

根据上述的第三实施方式，对应于电子元件P的种类，将吸嘴55更换成带有标记156的吸嘴和没有标记的吸嘴，对电子元件P进行吸附，因此与上述的第一实施方式所述的情况同样地，不停止在元件相机57上而拍摄电子元件P时，能够以标记156为基准而识别电子元件P的位置，停止在元件相机57上而拍摄电子元件P时，标记不会成为干扰而能够识别电子元件P的位置。

在上述的实施方式中，说明了具备供料器式的元件供给装置20的电子元件安装装置10，但本发明也能够适用于具备料盘式的元件供给装置20的电子元件安装装置，关于基板搬运装置30及元件移载装置40，也并未限定为实施方式的情况。

如此，本发明在不脱离权利要求书所记载的本发明的宗旨的范围内，当然能够进行各种变形。

工业实用性

本发明的电子元件安装装置适用于根据吸附于吸嘴的电子元件的种类使用标记或不使用标记来识别电子元件的位置的装置。

Claims (5)

1.一种电子元件安装装置，具备：

基板搬运装置，设置于基台上，将基板搬入、搬出，对基板进行定位并进行保持；

移动台，以能够沿着所述基板的搬运方向及与该搬运方向正交的方向移动的方式支撑于所述基台上；

元件供给装置，供给向所述基板进行安装的电子元件；

元件安装头，安装于所述移动台上，具有用于吸附由所述元件供给装置供给的电子元件的吸嘴，并将所述吸嘴所吸附的所述电子元件安装到被定位并保持于所述基板搬运装置上的所述基板上；及

元件相机，对所述吸嘴所吸附的电子元件进行拍摄；

所述电子元件安装装置的特征在于，

在所述元件安装头上设有由所述元件相机进行拍摄的标记，

根据由所述吸嘴所吸附的电子元件，对第一元件识别步骤和第二元件识别步骤进行切换来识别元件位置，其中，所述第一元件识别步骤使用所述标记来识别元件位置，所述第二元件识别步骤不使用所述标记来识别元件位置。

2.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其中，

所述第二元件识别步骤通过以所述吸嘴的中心与电子元件的中心错开的方式吸附电子元件，而由电子元件遮盖所述标记来识别元件位置。

3.根据权利要求1或2所述的电子元件安装装置，其中，

在不使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，以不与所述标记重叠的方式来吸附电子元件；在使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，以遮盖所述标记的方式吸附电子元件。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的电子元件安装装置，其中，

识别电子元件与所述标记重叠或有可能重叠的部位，并且，在电子元件的图像处理中不使用该部位。

5.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其中，

准备带有所述标记的吸嘴和不带所述标记的吸嘴这两种吸嘴；

在不使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，将带有所述标记的吸嘴安装于所述元件安装头上；在使电子元件停止于所述元件相机上而对电子元件进行拍摄时，将不带所述标记的吸嘴安装于所述元件安装头上。

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