CN104285508A - 部件安装装置 - Google Patents

Abstract

以往，所要求的安装精度能容许部件安装装置所具有的安装误差。但是，在本发明中发现，在部件安装装置中，今后要求高密度安装，所要求的安装精度变得格外高。即，发现所要求的安装精度会高到不能容许到目前为止都能容许的安装误差的地步。本发明通过得到将在基板上应安装的位置、吸嘴杆前端的至少一者包含在内的图像来进行部件安装，由此解决上述课题。

Description

部件安装装置

技术领域

本发明涉及部件安装装置。例如涉及吸附电子部件、且将电子部件搭载至基板的部件安装装置。

背景技术

当前，将电子部件安装至各种电气产品的基板的作业正实现自动化，此时使用的是部件安装装置。部件安装装置中的部件的安装按如下方式进行：吸嘴吸附保持电子部件并向基板上移动，将吸附保持的电子部件搭载至基板。

作为与部件安装装置相关的现有技术，能举出专利文献1到3。在专利文献1中，公开了如下方案：用第二识别摄像机41对形成在基板上的定位标志进行摄像，得到位置偏离。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-72046号公报

专利文献2：JP特开2005-50887号公报

专利文献3：JP特开平6-209193号公报

发明的概要

发明要解决的课题

以往，所要求的安装精度能容许部件安装装置所具有的安装误差。但是，在本发明中发现，在部件安装装置中，今后要求高密度安装，所要求的安装精度将会变得格外高。即，发现所要求的安装精度将会高到不能容许到目前为止都能容许的安装误差的地步。

在专利文献1中，公开了：用第二识别摄像机41对形成在基板上的定位标志进行摄像，得到位置偏离。但是，关于例如安装位置从本来应在的位置起的偏离、头部向安装位置进行XY移动时的误差、吸嘴向安装位置移动时的误差带给部件安装的影响，则没有考虑到。

发明内容

用于解决课题的手段

本发明特征在于，得到包含在基板上应安装的位置、吸嘴杆前端的至少一者在内的图像，来进行部件安装。

发明效果

根据本发明，能进行比以往更高精度的部件的安装。

附图说明

图1是实施例1的部件搭载装置整体的俯视图。

图2是说明从箭头130的方向进行观察的情况的图。

图3是头部致动器113的主视图。

图4A是说明吸嘴杆311的上下动作的图。

图4B是说明吸嘴杆311的上下动作的图。

图5A是说明吸嘴杆311的吸嘴选择动作、以及旋转动作的图。

图5B是说明吸嘴杆311的吸嘴选择动作、以及旋转动作的图。

图6是说明吸嘴旋转电动机316、吸嘴杆311周边的图。

图7是说明实施例1的部件安装动作的图。

图8是说明实施例1的部件安装动作的流程图。

图9是说明实施例2的图。

图10是说明实施例2的流程图。

图11是说明实施例3的图。

图12是说明实施例3的图(后续)。

图13是说明实施例3的流程图。

具体实施方式

以下使用附图来说明实施例。

实施例1

使用图1～图8来说明实施例1。说明图1是实施例1所涉及的部件搭载装置整体的俯视图。

从箭头1000的方向通过导向器(guide)将基板123输送到电子部件搭载位置。图1表示基板123固定在电子部件搭载位置的状态。

在与箭头1000正交的方向上、且基板123的上侧，配置有第一Y梁101、第二Y梁102。在第一Y梁101、第二Y梁102分别配置有X梁103、104、105、106。X梁103、104、105、106分别通过各自配置于第一Y梁101、第二Y梁102的线性电动机等的致动器107、108，而在与箭头1000的方向正交的方向上移动。

在X梁103、104、105、106分别配置有线性电动机等的致动器109、110、111、112。

并且，在致动器109、110、111、112分别配置有用于将电子部件分别搭载在基板123的头部致动器113、114、115、116。在此，致动器109、110、111、112不是线性电动机，若使用滚珠丝杠等的机构，则能构成廉价且轻量的构成。

并且，头部致动器113、114、115、116分别通过致动器109、110、111、112而在与第一Y梁101、第二Y梁102正交的方向(箭头1000的方向)上被驱动。

将电子部件提供给头部致动器113、114、115、116的部件提供装置121、122配置在第一Y梁101、第二Y梁102的两端。并且，在所搭载的电子部件消失的情况下等，通过致动器107、108而X梁103、104、105、106向部件提供装置121、122的近前(或上方)移动，进而，通过致动器109、110、111、112，头部致动器113、114、115、116向任意的方向移动，将电子部件进行补给。

另外，在部件搭载装置，确认电子部件的姿势的摄像机117、118、119、120配置在第一Y梁101、第二Y梁102之间，由该摄像机117、118、119、120分别确认所补给的电子部件的姿势。在姿势中检测到倾斜的情况下，头部致动器113、114、115、116对电子部件的倾斜进行调整。若处于该摄像机位置，则在将部件搭载在基板123的中央附近的情况下，头部致动器113、114、115、116的移动距离成为最短。

另外，控制部124进行上述的各种动作的处理、控制、以及后述的各种动作的处理、控制。

图2是从图1的箭头130观察图1的部件搭载装置的情况下的箭视图。在此，对第一Y梁101周边的部分进行详细说明，关于第二Y梁102也相同。

在第一Y梁101的下方配置致动器107，在致动器107，以在与载台201上的基板123的输送方向正交的方向上移动自由的方式连接有X梁103。在X梁103的纸面垂直方向配置致动器109，在该致动器109，以在与基板输送方向平行的方向上移动自由的方式连接有头部致动器113。

如图1、图2所示的实施例那样，通过采用分别在与基板输送方向正交的方向、以及平行的方向上独立地移动自由的构成，能构成比以往更高速的部件搭载装置。

另外，在图1中，说明了X梁为4个的情况，但X梁的数量并没有限定。另外，也可以能分别拆下X梁103、104、105、106。这种情况下，例如还能连接不同种类的头部致动器，能实现更丰富的部件的搭载。通过上述的梁的构成，能独立、自由地驱动各头部致动器113、114、115、116。

接下来说明头部致动器113的构成。另外，尽管在此说明头部致动器113的构成，但对于其它头部致动器114、115、116的构成也相同。

图3是头部致动器113的主视图。头机架301与图2的X梁103连接。吸嘴上下电动机302与机架301连接。在吸嘴上下电动机302连接有滚珠丝杠308。进而，滚珠丝杠308的端部被导向器318支承。在滚珠丝杠308连接有臂309。臂309的前端成为将形成在吸嘴移动部310的至少周围的凸的部分350(凸部)夹入的构造(凹型)。

在吸嘴移动部310连接有中空构造的吸嘴杆311。进而，吸嘴杆311与转子313连接。

并且，在吸嘴杆311的前端以可拆卸的方式连接有用于吸附带有开口的电子部件的吸嘴317。吸嘴旋转电动机316与机架301连接，具有以头部中心为旋转轴使吸嘴317旋转的功能。

接下来，关于吸嘴的选择动作、上下动作、旋转动作，进一步详细说明头部致动器113的构成。

首先，使用图4A以及图4B来说明吸嘴的上下动作。如图4A所示，吸嘴移动部310与中央花键(center spline)306连接。中央花键306作为规定吸嘴移动部的移动方向的导向器发挥作用。吸嘴移动部310在前述的至少周围具有凸的部分350(凸部)，在臂309把持该凸部。进而，在该凸部350连接有L字型的臂351。该臂351的前端配置在第一吸嘴台座320的缺口部352(作为另外的表现，为凹部)。进而，各吸嘴杆311介由旋转体353而配置在第一吸嘴台座320。并且，如图4B所示，若臂309通过吸嘴上下电动机302向下方移动，则随之，吸嘴移动部310、进而与其连接的臂351、臂351的前端上的旋转体353、与旋转体353连接的吸嘴杆311也将向下方移动。

接下来，使用图5A以及图5B来说明吸嘴的选择动作。在中央花键306中，在通过吸嘴选择电动机303使吸嘴选择用带307旋转时，中央花键306也旋转，与中央花键306连接的吸嘴移动部310、以及第一吸嘴台座320也同步地旋转相同的角度。然后，伴随第一吸嘴台座320的旋转，缺口部352也旋转。由此，吸嘴杆311与承担吸嘴杆311的选择的缺口部352的相对位置关系发生变更，能选择第一吸嘴台座320上的任意的吸嘴。另外，由于与第一吸嘴台座320接触的是前述的辊等的旋转体353，因此能使第一吸嘴台座320旋转时的摩擦的影响较小。在此，若考虑粉尘的影响，则期望旋转体353的硬度与第一吸嘴台座320的硬度相同。

通过这样的构成，能在头部致动器113这样受限的空间中有效率地进行吸嘴的选择动作、上下动作。

接下来，使用图5A以及图5B来说明头部旋转动作。吸嘴旋转电动机316通过使转子313旋转来使装在转子313处的吸嘴杆311以转子313的中心为旋转轴进行旋转。由此，装在吸嘴杆311处的辊等的旋转体353在第一吸嘴台座320上旋转。由此，能使任意的吸嘴杆311以任意的角度移动，另外，还能移动到L字型的臂351上。

接下来具体说明本实施例中的部件安装动作。图6是说明头部致动器113中特别是吸嘴旋转电动机316、吸嘴杆311周边的图。在吸嘴杆311的内侧配置有头部摄像机701。作为其它表现，还能表现为在吸嘴旋转电动机316的转子313的旋转轴6001上配置头部摄像机701。通过如此进行配置，存在即使进行前述的吸嘴的选择动作、头部旋转动作，头部摄像机701的位置也不会改变的优点。另外，头部摄像机701配置在比吸嘴杆311相对于基板123从基板123退避的高度更高的位置，以不妨碍部件的安装。

优选将头部摄像机701的摄像范围(还能表现为视野702)设定为包含：应安装部件的安装位置6002(根据控制部124内的设计数据发送)、安装位置6002的周边、吸嘴杆311的前端606、电子部件602。通过如此设定摄像范围，能得到应安装的位置、以及吸嘴杆311的位置。另外，关于摄像范围，能任意进行变更。

对头部摄像机701的焦点深度进行说明。焦点深度如范围6003所示那样，设定为包含：安装位置6002、安装位置6002的周边、吸嘴杆311的前端606、电子部件602。通过如此设定焦点深度，能以1次的摄像来鲜明地得到基板123侧的像、部件安装装置侧的像这两者。关于该构成，不仅头部致动器113，对于其它头部致动器114、115、116的构成也相同。

图7是说明本实施例的部件安装动作的图，图8是其流程图。首先，头部摄像机701如图7所示那样得到基板123上的某区域的像(图8的步骤901)。设在像中包含吸嘴杆311、电子部件602、作为安装位置的电路图案802。

接下来，控制部124从得到的图像中获得实际的电路图案802的位置(图8的步骤902)。更具体地，控制部124对得到的电路图案802的图像进行微分处理来增强其边缘，将增强了边缘的微分处理图像和保存在控制部124内的参考图案进行图案匹配来获得电路图案802的位置。另外，只要能得到电路图案802的位置，其方法也可以采用其它图像处理技术。

接下来，控制部124从所得到的图像中获得当前的吸嘴杆311的位置804(还能表现为电子部件602的位置)(图8的步骤903)。

接下来，控制部124根据图8的步骤902中得到的电路图案802的位置与当前的吸嘴杆311的位置804的关系，获得部件安装所期望的位置(图8的步骤904)。

然后，致动器107、致动器109使头部致动器113移动，使吸嘴杆311向期望的位置移动(图8的步骤905)。在此，所谓期望的位置能有各种表现，例如，能表现为仅使吸嘴杆311下降就能将电子部件602安装至电路图案802的位置。

然后，电子部件602的安装在这之后进行(图8的步骤906)。

另外，若部件安装动作从头部摄像机701的视点来看，则说明如下。在图7中，最初，位于位置804的位置上的吸嘴杆311通过致动器107、致动器109而移动Δx1、Δy1，变更到位置803的位置。之后，吸嘴杆311通过前述的上下动作而下降。此时，由于头部摄像机701配置在转子313的旋转轴6001上，因此若吸嘴杆311下降，则在头部摄像机701观察到朝向视野的中心移动Δx2来向电路图案802接近。关于该动作，不仅头部致动器113，对于其它头部致动器114、115、116的构成也相同。

在本实施例中，头部摄像机701将吸嘴杆311也包括在内对实际的安装位置进行摄像，从而能更准确地得到安装位置与吸嘴杆311的位置关系，能进行更高精度的部件安装。若更具体地说明本实施例的效果，则例如能如下以下那样表现。

(1)即使印刷到基板123的电路图案中存在偏离、异常，也能通过由头部摄像机701确认该状态、确认吸嘴杆311的位置来进行高精度的部件安装。

(2)由于将头部摄像机701配置在比吸嘴杆311更靠内侧的空间，因此能紧凑地构成头部致动器113。

实施例2

接下来使用图9来说明实施例2。在实施例1中，在部件安装动作前用头部摄像机701对基板进行了摄像。但是，头部摄像机701对基板进行摄像的定时也可以是部件安装动作之后。若在部件安装动作之后对基板进行摄像，则能确认是否将电子部件正确地装备在安装位置。本实施例将这点作为特征。以下关于本实施例，主要说明与实施例1不同的部分。

图9是说明本实施例的图，是图8的步骤906的部件安装动作后由头部摄像机701摄像出的图像。另外，图10是说明本实施例的流程图。

在本实施例中，在图8的步骤906的动作之后，头部摄像机701对基板123进行摄像，得到图9所示的图像(图10的步骤1101)。现在，在由头部摄像机701得到的图像中，在电路图案1004上搭载有电子部件1002，在电路图案1005上搭载有电子部件1003。

控制部124对以实线1006、实线1007表示的部分进行与参考图像的图案匹配。即，判断安装误差是否在容许值以内(图10的步骤1102)。若匹配的程度在容许值以内、即安装误差在容许值以内，则判断为部件的安装正常(图10的步骤1103)，若大于容许值，则判断为部件的安装异常(图10的步骤1104)。另外，该容许值能任意变更。若是图9的图像，则判断为电子部件1002对电路图案1004的安装正常，电子部件1003对电路图案1005的安装异常。另外，对判断为异常的安装部分，还有对作业者通知错误的情况。关于该动作，不仅头部致动器113，对于其它头部致动器114、115、116也相同。根据本实施例，能早期确认安装不良，安装不良的管理也变得更容易。

实施例3

接下来说明实施例3。在实施例1、以及2中，说明了在基板123上由头部摄像机701得到像的示例。在此，在部件安装的高密度化中，还考虑电子部件自身小型化的情况。本实施例考虑到这一点而提出，特征在于，在部件提供装置121、122的至少1个上由头部摄像机701对电子部件进行摄像。

更具体地说明本实施例。图11是说明本实施例的图，是说明头部致动器113在部件提供装置121上移动、将电子部件1111补给到吸嘴杆311的动作的截面图。

现在，设将电子部件1111容纳在输送带1110内。电子部件1111虽然也有用密封带覆盖其上部的情况，但该密封带被部件提供装置121内的露出装置去除。吸嘴杆311通过前述的上下动作来吸附保持电子部件1111。

优选将头部摄像机701的摄像范围(还能表现为视野702)设定为包含：要吸附保持部件的电子部件1111、吸嘴杆311的前端606。通过如此设定摄像范围，能以1次的摄像得到电子部件1111的位置、吸嘴杆311的前端606的位置。另外，能任意变更摄像范围。

对头部摄像机701的焦点深度进行说明。焦点深度如范围6003所示那样，设定为包含：电子部件1111的位置、吸嘴杆311的前端606。通过如此设定焦点深度，能以1次的摄像鲜明地得到电子部件1111、吸嘴杆311的前端606这两者。关于该构成，不仅头部致动器113，对于其它头部致动器114、115、116的构成也相同。

接下来，使用图12、图13来说明实际的吸附保持动作。图12是将输送带1110从上方来对其进行说明的图，图13是说明吸附保持动作的流程图。

首先，设头部摄像机701如图12所示那样得到输送带1110上的某区域的图像(图13的步骤1301)。设在图像中包含吸嘴杆311、电子部件1111。

接下来，控制部124从所得到的图像中获得实际的电子部件1111的位置(图13的步骤1302)。更具体地，控制部124对所得到的电子部件1111的图像进行微分处理来增强其边缘，将增强了边缘的微分处理图像和保存在控制部124内的参考图案进行图案匹配来获得电子部件1111的位置。另外，只要能得到电子部件1111的位置，其方法也可以采用其它图像处理技术。

接下来，控制部124从所得到的图像中获得当前的吸嘴杆311的位置804(还能表现为电子部件602的位置)(图8的步骤1303)。

接下来，控制部124根据图13的步骤1302中得到的电子部件1111的位置与当前的吸嘴杆311的位置804的关系来获得吸附保持所期望的位置(图13的步骤1304)。

然后，致动器107、致动器109使头部致动器113移动，使吸嘴杆311向期望的位置移动(图13的步骤1305)。在此，所谓期望的位置能进行各种表现，例如能表现为仅使吸嘴杆311下降就能吸附保持电子部件1111的位置。

然后，吸嘴杆311的下降动作、吸附保持动作在这之后进行(图13的步骤1306)。

另外，若从头部摄像机701的视点来看吸附保持动作，则能如以下那样进行说明。在图12中，最初，位于位置804的位置上的吸嘴杆311通过致动器107、致动器109而移动Δx1、Δy1，变更到位置803的位置。之后，吸嘴杆311通过前述的上下动作而下降。此时，由于头部摄像机701配置在转子313的旋转轴6001上，因此，若吸嘴杆311下降，则在头部摄像机701中观察到朝向视野的中心移动Δx2来向电子部件1111接近。关于该动作，不仅头部致动器113，对于其它头部致动器114、115、116的构成也相同。

以上使用实施例1、实施例2说明了本发明，但本发明并不限定于实施例。头部致动器的构成也可以是其它构成，得到包含要安装在基板上的位置、吸嘴杆前端的至少一者在内的图像来进行部件安装的构成都在本说明书的公开的范围内。

标号说明

101  第一Y梁

102  第二Y梁

103、104、105、106   X梁

107、108、109、110、111、112   致动器

113、114、115、116   头部致动器

117、118、119、120   摄像机

121、122部件提供装置

123  基板

124  控制部

302  吸嘴上下电动机

303  吸嘴选择电动机

304  中央杆

305  旋转接头

306  中央花键

307  吸嘴选择用带

308  滚珠丝杠

310  吸嘴移动部

311  吸嘴杆

317  吸嘴

318  导向器

320  第一吸嘴台座

321  螺丝孔

350  凸的部分

351  臂

352  缺口部

353  旋转体

380  第二吸嘴台座

501  凸部

502  密封构件

701  头部摄像机

Claims (8)

1.一种部件安装装置，其特征在于，具有：

将部件安装至基板的部件安装部；

使所述部件安装部移动的移动部；和

处理部，

所述部件安装部具有：用于保持所述部件的吸嘴、以及摄像机，

所述摄像机获得包含在所述基板上应安装所述部件的位置、以及所述吸嘴的前端在内的第一图像，

所述处理部从所述第一图像中获得所述移动部使所述部件安装部移动的移动量。

2.根据权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，

在得到所述第一图像时的所述摄像机的焦点深度内，包含应安装所述部件的位置、以及所述吸嘴的前端。

3.根据权利要求2所述的部件安装装置，其特征在于，

在所述部件被搭载在应安装所述部件的位置上后，所述摄像机获得已安装所述部件的区域的图像，

所述处理部根据已安装所述部件的区域的图像来判断是否已正确搭载所述部件。

4.根据权利要求3所述的部件安装装置，其特征在于，

在所述吸嘴具有用于提供所述部件的部件提供部，

所述摄像机在所述部件提供部上获得包含所述部件、以及所述吸嘴的前端在内的第二图像，

所述处理部从所述第二图像中获得所述移动部使所述部件安装部移动的移动量。

5.根据权利要求4所述的部件安装装置，其特征在于，

在得到所述第二图像时的所述摄像机的焦点深度内，包含容纳在输送带的所述部件、以及所述吸嘴的前端。

6.根据权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，

在所述部件被搭载在应安装所述部件的位置上后，所述摄像机获得已安装所述部件的区域的图像，

所述处理部根据已安装所述部件的区域的图像来判断是否已正确搭载所述部件。

7.根据权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，

在所述吸嘴具有用于提供所述部件的部件提供部，

所述摄像机在所述部件提供部上获得包含所述部件、以及所述吸嘴的前端在内的第二图像，

所述处理部从所述第二图像中获得所述移动部使所述部件安装部移动的移动量。

8.根据权利要求7所述的部件安装装置，其特征在于，

在得到所述第二图像时的所述摄像机的焦点深度内，包含容纳在输送带的所述部件、以及所述吸嘴的前端。