CN103732048A - 电子元件安装装置及电子元件安装装置中的基板定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种电子元件安装装置及电子元件安装装置中的基板定位方法，以高安装密度的两面安装基板为对象，能够可靠地避免下托销与已安装元件之间的干涉。控制基板搬送机构（3）而在安装作业区[S]使基板（4）停止在目标停止位置（E），通过与搭载头一起移动的基板识别摄像机（11）识别在停止的基板（4）上设置的位置检测部位，检测出其与目标停止位置（E）之间的位置偏移误差，以校正检出的位置偏移误差的方式控制基板搬送机构（3），进行使基板（4）的停止位置与目标停止位置（E）一致的位置偏移校正后，使下托销（15c）上升而对校正了位置偏移误差的状态的基板（4）进行下托支承。

Description

电子元件安装装置及电子元件安装装置中的基板定位方法

技术领域

本发明涉及将电子元件安装于基板的电子元件安装装置及电子元件安装装置中的基板定位方法。

背景技术

在将电子元件安装于基板的电子元件安装装置中，设有用于将通过基板搬送机构搬送的基板定位的基板定位机构，以定位于预定的安装作业位置并由基板下托部下托支承的基板为对象执行元件安装作业。在这样的基板定位机构中，采用下述等各种方法：机械止动件方式，使基板的端部与配置于固定位置的止动件抵接；传感器方式，通过利用基板检测传感器检测基板的端部来进行停止位置控制；及光学识别方式，通过对基板的位置基准部位进行光学识别来进行停止位置控制（例如，参照专利文献1）。在该专利文献例所示的现有技术中，对预定张数的基板执行计测处理，利用根据这些计测结果求得的反馈值进行基板停止位置的控制，在计测处理中，利用基板识别摄像机拍摄在基板定位部停止的基板的定位标记并进行识别，基于位置识别结果求得所述定位标记与规定的停止位置之间的位置偏移量。

专利文献1：日本特开2006-229095号公报

伴随着基板的安装密度的高度化，作为基板的安装方式，存在着采用在两面安装电子元件的两面安装基板的趋势。在该安装方式的基板中，在对最初作为安装对象的第一面的元件安装作业完成后将基板翻转，以第一面的相反侧的第二面为对象执行元件安装作业。在对该第二面的元件安装作业中，搬入到基板下托部的基板以已经安装有电子元件的已安装面作为下托对象面。在如此对已安装面进行下托时，使用具备排列位置可变的下托销的下托机构，选择在基板面上不存在已安装元件的可下托部位并针对每个基板品种改变下托销的排列。

对于利用下托销方式的下托机构对安装密度高的两面安装基板进行下托的实施方式，应用上述的现有技术所示的基板停止位置的控制的话，会因停止位置精度的原因而产生下述的不良情况。即，在高安装密度基板中，可下托部位被限定在狭小的范围，因此为了避免产生已安装元件与下托销之间的干涉而正常地对基板进行下托保持，需要以高精度确保安装作业位置处的基板停止位置的精度。

然而，在上述的现有技术中，以实际的基板停止位置原本存在偏差为前提，仅使偏差范围的中央值成为目标停止位置，因此实际的基板停止位置不一定与规定的基板停止位置一致，无法避免少量的位置偏移。并且，根据该位置偏移的程度不同，会产生下托销与已安装元件发生干涉的问题。这样，在现有技术中，在以高安装密度的两面安装基板为对象的情况下，存在着难以避免下托销与已安装元件之间的干涉的课题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电子元件安装装置及电子元件安装装置中的基板定位方法，以高安装密度的两面安装基板为对象，能够可靠地避免下托销与已安装元件之间的干涉。

本发明的电子元件安装装置，将从元件供给部取出的电子元件至少安装在形成基板的正反面的两个面中的已安装面的相反面，所述已安装面是已安装有电子元件的一面，其具备：基板搬送机构，搬送所述已安装面朝下的姿势的所述基板；基板下托部，对于被搬入到安装作业区域并停止在预定的目标停止位置的基板，利用升降自如的下托销从下方对所述基板进行下托支承，所述安装作业区域设定在基于所述基板搬送机构的搬送路径上；元件搭载机构，利用搭载头从所述元件供给部取出电子元件并转移搭载到定位于所述安装作业区域的基板上；基板识别构件，与所述搭载头一体地移动，从上方拍摄所述基板并进行识别；及控制部，控制所述基板搬送机构、基板下托部、元件搭载机构和基板识别构件，所述控制部具有：定位处理部，通过控制所述基板搬送机构，来在所述安装作业区域使所述基板停止在目标停止位置；位置偏移检测处理部，通过控制所述基板识别构件，来识别在所述停止的基板上设置的位置检测部位，并检测出所述位置检测部位与所述目标停止位置之间的位置偏移误差；位置偏移校正处理部，通过以校正所述检测出的位置偏移误差的方式控制所述基板搬送机构，来使基板的停止位置与所述目标停止位置一致；及下托支承处理部，通过控制所述基板下托部，来使所述下托销上升而对校正了所述位置偏移误差的状态的所述基板进行下托支承。

本发明的电子元件安装装置中的基板定位方法，为在电子元件安装装置中定位基板的基板定位方法，所述电子元件安装装置将从元件供给部取出的电子元件至少安装在形成所述基板的正反面的两个面中的已安装面的相反面，所述已安装面是已安装有电子元件的一面，所述电子元件安装装置具备：基板搬送机构，搬送所述已安装面朝下的姿势的所述基板；基板下托部，对于被搬入到安装作业区域并停止在预定的目标停止位置的基板，利用升降自如的下托销从下方对所述基板进行下托支承，所述安装作业区域设定在基于所述基板搬送机构的搬送路径上；元件搭载机构，利用搭载头从所述元件供给部取出电子元件并转移搭载到定位于安装作业区域的基板上；基板识别构件，与所述搭载头一体地移动，从上方拍摄所述基板并进行识别；及控制部，控制所述基板搬送机构、基板下托部、元件搭载机构和基板识别构件，所述电子元件安装装置中的基板定位方法包括：定位工序，通过控制所述基板搬送机构，来在所述安装作业区域使所述基板停止在目标停止位置；位置偏移检测工序，通过控制所述基板识别构件，来识别在所述停止的基板上设置的位置检测部位，并检测出所述位置检测部位与所述目标停止位置之间的位置偏移误差；位置偏移校正工序，通过以校正所述检测出的位置偏移误差的方式控制所述基板搬送机构，来使基板的停止位置与所述目标停止位置一致；及下托支承工序，通过控制所述基板下托部，来使所述下托销上升而对校正了所述位置偏移误差的状态的所述基板进行下托支承。

根据本发明，控制基板搬送机构并在安装作业区域使基板停止在目标停止位置，识别在停止的基板上设置的位置检测部位并检测出其与目标停止位置之间的位置偏移误差，以校正检测出的位置偏移误差的方式控制基板搬送机构而进行使基板的停止位置与目标停止位置一致的位置偏移校正后，使下托销上升并对校正了位置偏移误差的状态的基板进行下托支承，从而以高安装密度的两面安装基板为对象，能够可靠地避免下托销与已安装元件之间的干涉。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电子元件安装装置的俯视图。

图2是本发明的一个实施方式的电子元件安装装置的基板搬送机构的说明图。

图3是本发明的一个实施方式的电子元件安装装置中的基板定位功能的说明图。

图4是示出本发明的一个实施方式的电子元件安装装置中的基板定位方法的流程图。

图5是本发明的一个实施方式的电子元件安装装置中的基板定位方法的动作说明图。

标号说明

1：电子元件安装装置；

3：基板搬送机构；

4：基板；

4c：位置基准标志；

4d：已安装面；

5：元件供给部；

9：搭载头；

10：元件搭载机构；

13：搬送带；

15：基板下托部；

15c：下托销；

17：基板减速传感器；

18：第一基板停止传感器；

19：第二基板停止传感器；

[S]：安装工作区；

E：目标停止位置；

Δ1：位置偏移误差；

P：已安装元件。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。首先，参照图1，说明电子元件安装装置1的结构。在图1中，在基台2的中央配置有基板搬送机构3。基板搬送机构3具备两条搬送轨道3a，其从上游侧接收作为安装对象的基板4，沿X方向（基板搬送方向）搬送并定位。在基板搬送机构3的两侧分别配置有元件供给部5，在元件供给部5并列设置有多个带式供料器6。带式供料器6通过对保持有作为安装对象的电子元件的载带进行间距进给，从而将电子元件供给到基于以下说明的元件搭载机构的取出位置。

在基台2上表面的X方向的端部配置有Y轴移动工作台7，在Y轴移动工作台7上以沿Y方向移动自如的方式装配有两个X轴移动工作台8。并且，在X轴移动工作台8分别以沿X方向移动自如的方式装配有搭载头9。搭载头9是具备多个单位搭载头9a的多工位头，单位搭载头9a在下端部具备吸附保持电子元件的吸嘴（图示省略）。

通过驱动Y轴移动工作台7、X轴移动工作台8，搭载头9沿X方向和Y方向移动，利用吸嘴从元件供给部5的带式供料器6取出电子元件，并将该电子元件转移搭载到由基板搬送机构3定位保持的基板4。在本实施方式所示的电子元件安装装置1中，形成为下述方式：将从元件供给部5取出的电子元件至少安装在形成基板4的正反面的两面中的已安装面的相反面，所述已安装面是已经安装有电子元件的一面，由基板搬送机构3搬入的基板4在已安装面朝向下表面侧的姿势下进行基板搬送和元件安装作业。在上述结构中，Y轴移动工作台7、X轴移动工作台8和搭载头9构成元件搭载机构10，该元件搭载机构10利用搭载头9从元件供给部5取出电子元件并转移搭载到由基板搬送机构3定位保持的基板4。

在Y轴移动工作台8的下表面装配有与搭载头9一体地移动的基板识别摄像机11，与搭载头9一起移动到在基板搬送机构3定位的基板4的上方的基板识别摄像机11对基板4的任意位置进行拍摄。在本实施方式中，基板识别摄像机11识别在基板4形成的位置识别标记4a来识别元件安装点的位置，并且基板识别摄像机11拍摄在基板4的前端部形成的位置基准标记4c并通过识别处理部16（参照图2）识别位置，从而检测出基板4在定位时的位置偏移。

在搭载头9从元件供给部5向基板搬送机构3移动的移动路径上配置有元件识别摄像机12。通过使吸附保持电子元件的搭载头9移动到元件识别摄像机12的上方，从而由元件识别摄像机12识别处于由吸嘴保持的状态的电子元件。在由元件搭载机构10搭载元件时，基于基板识别摄像机11的基板识别结果和元件识别摄像机12的元件识别结果，校正元件在基板4上的搭载位置。在上述结构中，基板识别摄像机11作为与搭载头9一体地移动且从上方拍摄基板4并进行识别的基板识别构件。

接下来参照图2，说明基板搬送机构3的结构和功能。在图2（a）中，基板搬送机构3具备沿两条搬送轨道3a在X方向配置的搬送带13。如图2（b）所示，搬送带13搭在配置于搬送轨道3a的两端部的两个带轮13a和马达14的驱动带轮14a。通过驱动马达14，搬送带13沿搬送轨道3a水平移动，沿X方向搬送载置在搬送带13的上表面的基板4。

在基于基板搬送机构3的搬送路径上，与搭载头9能够移动的范围、即元件搭载机构10能够进行元件搭载的安装作业区域对应地，设定安装工作区[S]。在安装工作区[S]设有利用升降机构15b使下托部件15a升降（箭头b）的结构的基板下托部15。在下托部件15a的上表面立起设置有与基板4的下表面抵接而进行下托支承的多个下托销15c。

通过使下托部件15a相对于搬入安装工作区[S]并使前端面4b与预定的目标停止位置E（此处所示的例子中为安装工作区[S]的前缘线）一致地停止的基板4上升，从而利用升降自如的下托销15c从下表面侧对基板4进行下托支承。下托销15c在下托部件15a中装卸自如，在基板4的下托对象面为在前置工序中已经安装有电子元件的已安装面的情况下，使下托部件15a中的下托销15c的装配位置与可下托部位一致，所述可下托部位是作为对象的基板4的下表面上与已安装元件不产生干涉的部位。

在基板搬送机构3的搬送轨道3a中，在从目标停止位置E向上游和下游两方向分别隔开间隔d的两个位置配置有第一基板停止传感器18和第二基板停止传感器19。即，目标停止位置E设定在第一基板停止传感器18与第二基板停止传感器19的中央位置。并且，在第一基板停止传感器18的上游侧配置有基板减速传感器17。

基板减速传感器17、第一基板停止传感器18、第二基板停止传感器19均为透射型的光学传感器，通过由搬送带13搬送的基板4的前端面4b（参照图3）经过基板减速传感器17、第一基板停止传感器18、第二基板停止传感器19的检测光轴，从而检测出基板4的前端面4b到达了基板减速传感器17、第一基板停止传感器18、第二基板停止传感器19的位置的情况。基板减速传感器17、第一基板停止传感器18、第二基板停止传感器19的检测信号传递到电子元件安装装置1的主体所具备的控制部20。

当基板减速传感器17检测出前端面4b时，控制部20向马达14发出减速指令，由此使基板4的搬送速度减速。当第一基板停止传感器18检测出前端面4b时，控制部20向马达14发出停止指令，由此使用于使基板4停止的制动启动，使基板4停止。并且，通过第二基板停止传感器19检测出前端面4b，而与停止动作无关地判断为基板4越线而超过了停止位置的容许限度，进行使停止后的基板4后退并接近目标停止位置E的位置偏移校正动作。

即，基板减速传感器17规定了用于使基板搬送机构3搬送的搬送中途的基板4的搬送速度减速的减速动作的开始时刻。第一基板停止传感器18规定了用于使减速后的基板4停止的停止动作的开始时刻。第二基板停止传感器19规定了停止动作开始后基板4实际要停止的实际停止位置的容许限度范围。

控制部控制元件搭载机构10的元件搭载动作，并且控制部20基于所述检测信号控制马达14、升降机构15b，由此基于在基板搬送机构3中基板识别摄像机11对基板4的位置识别结果将基板4定位于预定的目标停止位置E，进而从下方对定位后的基板4的下托面进行下托。即，控制部20控制基板搬送机构3、基板下托部15、元件搭载机构10和基板识别构件。

控制部20作为内部控制处理功能，而具备定位处理部20a、位置偏移检测处理部20b、位置偏移校正处理部20c、下托支承处理部20d。定位处理部20a通过控制基板搬送机构3，来进行在安装作业区域[S]使基板4停止在目标停止位置E的处理。位置偏移检测处理部20b进行下述处理：通过控制基板识别构件来识别在停止的基板4上设置的位置检测部位即位置基准标记4c，并检测出其与目标停止位置E之间的位置偏移误差。位置偏移校正处理部20c通过以校正所检测出的位置偏移误差的方式控制基板搬送机构3，从而进行使基板4的停止位置与目标停止位置E一致的处理。下托支承处理部20d通过控制基板下托部15，从而进行使下托销15c上升而对校正了位置偏移误差的状态的基板4进行下托支承的处理。

图3示出了位置偏移校正处理部20b和位置偏移校正处理部20c的功能。即，如图3（b）所示，当在位于上方的基板识别摄像机11的光学坐标系中的基准位置与目标停止位置E一致的状态下搬送基板4并停止时，由基板识别摄像机11对前端面4b附近进行拍摄。由此，识别出位置检测部位即位置基准标记4c的位置，检测出表示其与目标停止位置E之间的位置误差的识别位置偏移量Δx。另外，作为位置检测部位，也可以取代在基板面设置位置基准标记4c，将基板4的前端面4b作为位置检测部位使用。

将该识别位置偏移量Δx加上表示位置基准标记4c与前端面4b之间的距离的间隔c得到的值作为表示基板4的停止状态下的定位误差的位置偏移误差Δ1。并且，如图3（b）所示，通过控制部20控制基板搬送机构3的马达14，使基板4移动所求得的位置偏移误差Δ1，从而基板4的前端面4b与目标停止位置E一致，将基板4无位置偏移误差地定位于正确的位置。

接下来，参照图4、图5，说明在电子元件安装装置1中定位基板4的基板定位方法。在此，示出了将从元件供给部5取出的电子元件至少安装在形成基板4的正反面的两个面中的已安装面的相反面的例子，所述已安装面是已安装有电子元件的一面。

在图4中，首先，使基板识别摄像机11移动到安装工作区[S]的目标停止位置E的上方（ST1）。由此，如图5（a）所示，基板识别摄像机11在基板搬送机构3中位于目标停止位置E的上方。此时，在基板搬送机构3，在已安装有已安装元件P的已安装面4d处于下表面侧的姿势下将基板4从上游侧搬入，并向下游侧搬送（箭头c）。并且，在该搬送过程中，通过控制基板搬送机构3而进行用于在安装工作区[S]使基板4停止在目标停止位置E的定位工序（ST2）。

在此，首先如图5（b）所示，在基板4继续向下游侧搬送（箭头d）的过程中，在基板减速传感器17检测出基板4的已安装面4d的时刻，将搬送中途的基板4的搬送速度减速至预先设定的停止用速度（ST2A）。接着，如图5（c）所示，在基板4继续向下游侧搬送（箭头e）的过程中，在第一基板停止传感器18检测出基板4的前端面4b的时刻，开始用于使基板4停止的停止动作（ST2B）。接着，在该停止动作开始后，根据基板4是否由第二基板停止传感器19检测出来，判定基板4实际要停止的实际停止位置是否在容许界限范围内。

即，通过使搬送带13制动而使基板4停止，但此时如图5（d）所示，存在着基板4因惯性而向搬送方向稍稍移动后停止，在停止状态下前端面4b相对于目标停止位置E偏移了位置偏移误差Δ1的状态。在此，在位置偏移误差Δ1超过第二基板停止传感器19的位置的情况下，控制基板搬送机构3以使前端面4b回到第二基板停止传感器19的上游侧为止。接着，在前端面4b位于第二基板停止传感器19与第一基板停止传感器18之间的状态下，执行位置偏移检测。即，用基板识别摄像机11拍摄在停止的基板4上设置的位置检测部位（位置基准标记4c），检测出前端面4b与目标停止位置E之间的位置偏移误差Δ1（ST3）（位置偏移检测工序）。

接下来，判断基板4的实际停止位置与目标停止位置E是否一致，即判断位置偏移误差Δ1是否在不阻碍基板4的正常的下托支承的容许限度内（ST4）。在此，判断为NO，即位置偏移误差Δ1超过了不阻碍基板4的正常的下托支承的容许限度的情况下，通过以校正所检测出的位置偏移误差Δ1的方式控制基板搬送机构3，从而使基板4的停止位置与目标停止位置E一致（位置偏移校正工序）（ST5）。

然后回到（ST3），反复执行位置偏移检测和位置偏移校正，当在（ST4）中确认基板4的实际停止位置与目标停止位置E一致时，在该状态下将基板4夹紧固定，并且通过控制基板下托部15，而使下托销15c上升以对校正了位置偏移误差的状态的基板4进行下托支承（下托支承工序）。并且，以如此定位于目标停止位置E并夹紧固定的基板4的安装面、即已安装面4d的相反面为对象，执行基于元件搭载机构10的元件搭载作业。

如上述说明了的，在本实施方式所示的基板定位中，控制基板搬送机构3而在安装作业区域使基板4停止在目标停止位置E，识别在停止的基板4上设置的作为位置检测部位的位置基准标记4c，并检测出其与目标停止位置E之间的位置偏移误差Δ1，以校正检测出的位置偏移误差Δ1的方式控制基板搬送机构3而进行使基板4的停止位置与目标停止位置E一致的位置偏移校正后，使下托销15c上升并对校正了位置偏移误差的状态的基板4进行下托支承。

由此，能够高精度地确保基板4的实际停止位置的位置精度，即使是在以高安装密度的两面安装基板为对象，利用具备下托销15c的基板下托部15对已安装面进行下托支承的情况下，也能够可靠地避免下托销15c与已安装元件P之间的干涉。

工业上的可利用性

本发明的电子元件安装装置和电子元件安装装置中的基板定位方法以高安装密度的两面安装基板为对象，具有能够可靠地避免下托销与已安装元件之间的干涉的效果，在将电子元件安装于基板来制造安装基板的领域是有用的。

Claims (4)

1.一种电子元件安装装置，将从元件供给部取出的电子元件至少安装在形成基板的正反面的两个面中的已安装面的相反面，所述已安装面是已安装有电子元件的一面，其特征在于，

所述电子元件安装装置具备：

基板搬送机构，搬送所述已安装面朝下的姿势的所述基板；

基板下托部，对于被搬入到安装作业区域并停止在预定的目标停止位置的基板，利用升降自如的下托销从下方对所述基板进行下托支承，所述安装作业区域设定在基于所述基板搬送机构的搬送路径上；

元件搭载机构，利用搭载头从所述元件供给部取出电子元件并转移搭载到定位于所述安装作业区域的基板上；

基板识别构件，与所述搭载头一体地移动，从上方拍摄所述基板并进行识别；及

控制部，控制所述基板搬送机构、所述基板下托部、所述元件搭载机构和所述基板识别构件，

所述控制部具有：

定位处理部，通过控制所述基板搬送机构，来在所述安装作业区域使所述基板停止在目标停止位置；

位置偏移检测处理部，通过控制所述基板识别构件，来识别在所述停止的基板上设置的位置检测部位，并检测出所述位置检测部位与所述目标停止位置之间的位置偏移误差；

位置偏移校正处理部，通过以校正所述检测出的位置偏移误差的方式控制所述基板搬送机构，来使基板的停止位置与所述目标停止位置一致；及

下托支承处理部，通过控制所述基板下托部，来使所述下托销上升而对校正了所述位置偏移误差的状态的所述基板进行下托支承。

2.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其特征在于，

在所述基板搬送机构设有：

基板减速传感器，规定用于使搬送中途的基板的搬送速度减速的减速动作的开始时刻；

第一基板停止传感器，规定用于使减速后的所述基板停止的停止动作的开始时刻；及

第二基板停止传感器，规定在停止动作开始后所述基板实际要停止的实际停止位置的容许界限范围，

所述目标停止位置设定在所述第一基板停止传感器与所述第二基板停止传感器的中央位置。

3.一种电子元件安装装置中的基板定位方法，为在电子元件安装装置中定位基板的基板定位方法，所述电子元件安装装置将从元件供给部取出的电子元件至少安装在形成所述基板的正反面的两个面中的已安装面的相反面，所述已安装面是已安装有电子元件的一面，所述电子元件安装装置中的基板定位方法的特征在于，

所述电子元件安装装置具备：

基板搬送机构，搬送所述已安装面朝下的姿势的所述基板；

基板下托部，对于被搬入到安装作业区域并停止在预定的目标停止位置的基板，利用升降自如的下托销从下方对所述基板进行下托支承，所述安装作业区域设定在基于所述基板搬送机构的搬送路径上；

元件搭载机构，利用搭载头从所述元件供给部取出电子元件并转移搭载到定位于安装作业区域的基板上；

基板识别构件，与所述搭载头一体地移动，从上方拍摄所述基板并进行识别；及

控制部，控制所述基板搬送机构、所述基板下托部、所述元件搭载机构和所述基板识别构件，

所述电子元件安装装置中的基板定位方法包括：

定位工序，通过控制所述基板搬送机构，来在所述安装作业区域使所述基板停止在目标停止位置；

位置偏移检测工序，通过控制所述基板识别构件，来识别在所述停止的基板上设置的位置检测部位，并检测出所述位置检测部位与所述目标停止位置之间的位置偏移误差；

位置偏移校正工序，通过以校正所述检测出的位置偏移误差的方式控制所述基板搬送机构，来使基板的停止位置与所述目标停止位置一致；及

下托支承工序，通过控制所述基板下托部，来使所述下托销上升而对校正了所述位置偏移误差的状态的所述基板进行下托支承。

4.根据权利要求3所述的电子元件安装装置中的基板定位方法，其特征在于，

在所述基板定位工序中，在基板减速传感器检测出基板的时刻使搬送中途的基板的搬送速度减速，在第一基板停止传感器检测出减速后的所述基板的时刻开始用于使所述基板停止的停止动作，根据在停止动作开始后是否由第二基板停止传感器检测出所述基板，来判定所述基板实际要停止的实际停止位置是否在容许界限范围内，

所述目标停止位置设定在所述第一基板停止传感器与所述第二基板停止传感器的中央位置。

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