CN1117259A

CN1117259A - 电子元件表面装配装置

Info

Publication number: CN1117259A
Application number: CN95108399A
Authority: CN
Inventors: 矢泽隆之; 驹濑浩; 盐泽弘幸
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1996-02-21
Also published as: EP0691805A1; KR960006741A; JP2941658B2; JPH0832293A

Abstract

一种电子元件表面装配装置，在其Z轴1的顶端设有可在与装配面正交的平面内转动的多个吸嘴2，在装配面和摄像机之间设部分透射反射镜6，并在与装配面平行的面和与装配面正交的面的双方分别配置光闸7、9和光源8、10，通过打开其中一个光闸并点亮相应光源，可用1台摄像机4对装配面F侧和吸嘴侧双方摄像、进行位置识别，而且只要使各吸嘴在与装配面正交的面内作分度转动即可连续进行位置识别和装配，可提高装配速度且结构简单。

Description

电子元件表面装配装置

本发明涉及电子元件表面装配装置。更具体地说，本发明涉及对要装配的电子元件(以下称装配元件)和作为装配对象的配线基片的位置进行识别的装置的改良。

传统的电子元件表面装配装置中的位置识别装置一般用如下两台摄象机求得装配面和装配元件的位置关系，一台是配线基片位置识别用摄象机，它与其顶端吸附着将装配的电子元件并作转动和上下运动的Z轴平行设置，另一台是安装在装配装置的台架上的装配元件位置识别用摄象机。

此外，还有另一种用一台摄象机来求得配线基片的装配面和装配元件的位置关系的传统位置识别装置。例如如图8所示，设置摄象机102并使其光轴与相对配线基片103的装配面104作垂直方向的往复移动且在与装配面104平行的面内转动的Z轴101平行，在该摄象机102和装配面104之间设置分光器105并在其分支方向分别设反射镜106、107，形成识别配线基片103位置用的标记识别光路108和识别装配元件110位置用的元件位置识别光路109。标记识别光路是如下设置的：在反射镜106和装配面104之间配置环状光源111，从环状光源111照射出的光被装配面104反射后通过环状光源111的中心，被反射镜106反射，再通过分光器105入射到摄像机102上。此外，元件位置识别光路109由置于分光器105前方的反射镜107、移动反射镜112、配置于Z轴101周围的EL(电致发光)元件113及LED(发光二极管)114等的光源所组成。移动反射镜112通过凸轮机构115，与Z轴101的轴向移动及上下运动连动地作与装配面104平行的移动，避免与Z轴101相互干涉。

但是，当配线基片的位置识别和装配元件的位置识别用各自的摄象机进行时，每次吸附电子元件都必须使装配头移动至安装在装配装置台架上的装配元件位置识别用摄象机处，该移动所需时间即会使装配速度减慢。

此外，若采用如图8所示的用一台摄象机102进行配线基片和装配元件的位置识别，则存在的问题是，必需有移动反射镜112和驱动它的凸轮机构115，结构复杂且其操作也需时间，装配时间延长。

本发明的目的在于，提供一种用一台摄象机即能进行吸附着的装配元件的位置识别和配线基片装配面的位置识别，且结构简单并能提高装配速度的电子元件表面装配装置。

为了达到上述目的，本发明提供的电子元件表面装配装置，设有相对将要装配电子元件的配线基片的装配面在垂直方向作往复移动且在与所述装配面平行的面内转动的Z轴，以及具有与该Z轴平行的光轴的摄象机，其特征在于，在Z轴顶端设置可绕与所述装配面平行的转轴在与装配面正交的面内转动的多个吸嘴，另一方面，在所述装配面和摄象机之间设置部分透射反射镜，并在与所述装配面平行的面及与所述装配面正交的面的双方分别配置光闸和光源，通过打开其中任一光闸并点亮光源来对装配面侧或吸嘴侧进行摄象。

因此，使Z轴顶端的吸嘴转动，从供给装置依次吸附要装配的多个电子元件后，通过打开与装配面平行的面的光闸点亮光源，并关闭与装配面正交的面的光闸关闭光源，即可透过部分透射反射镜摄取装配面侧的像，进行基片的位置识别。另一方面，电子元件的位置识别在边使吸嘴作分度转动边从元件供给装置依次吸附电子元件期间同时进行。又，在所有的吸嘴吸附后向配线基片上移动期间，也可以进行电子元件的位置识别。通过打开与装配面正交面的光闸点亮光源并关闭与装配面平行面的光闸关闭光源，用部分透射镜反射，对吸嘴侧进行摄像，识别要装配的电子元件的位置。

以下，根据附图所示的实施例详细说明本发明的结构。

附图中：

图1：本发明电子元件表面装配装置一实施例的纵剖视图。

图2：图1中II-II线的剖视图。

图3：示出第2光闸及光源的图1III向视图。

图4：图3的侧视图。

图5：对图1所示装置沿V-V线从底面看到的图，对局部作了剖视。

图6：使吸嘴分度转动用机构的图，是沿图2箭头VI方向看的侧视图。

图7：装配头的吸附、装配作业的时间图。

图8：传统电子元件表面装配装置的示意图。

图1和图2示出了本发明电子元件表面装配装置一个实施例。该电子元件表面装配装置包括：装配头3，它包括相对要安装电子元件W的配线基片P的装配面F，在垂直方向往复移动且在与装配面F平行的面内转动的Z轴1，以及安装在该Z轴1的顶端、能绕着与装配面F平行的转轴在与装配面F正交的面内作分度转动的多个吸嘴2；安装在装配头3上且其光轴与Z轴1平行的摄象机4；构成该摄象机4的光学系统一部分、可以有选择地对装配面F侧或吸嘴2侧进行摄像的图象摄取装置5。

图像摄取装置5包括配置于装配面F和摄像机4之间的部分透射反射镜6、配置在与装配面F平行的面上的第1光闸7和第1光源8，以及配置在与装配面F正交的面上的第2光闸9和第2光源10，通过打开一个光闸7或光闸9并使光源8或10照明，即能有选择地摄取装配面F侧或吸嘴2侧的图像。

在本实施例1中，第1光闸7由覆盖装在摄像机4的透镜之前的筒状壳体47的与装配面F相对的开口部48的板所构成，并通过安装在壳体47上的马达等的致动元件46作水平旋转。通过使由板构成的第1光闸7摆动对标记识别光路进行开、关。此外，在本实施例中，第2光闸9由通过安装在壳体47上的螺线管或气缸等的致动元件45而作上下运动的L形板所构成。该L形板构成的第2光闸9开或关壳体47的吸嘴2侧的开口部49来开或关元件位置识别光路。又，该第1及第2光闸7、9不限于本实施例所示，可采用光学式光闸或其他机械式光闸等。作为第1和第2光源8、10，例如可采用EL元件或LED等。作为部分透射反射镜6，采用一般称为半透镜的50％透射反射镜为宜。

Z轴1具有通过装在装置台架上的线性轴承13可在轴向(一般相对装配面F为垂直的上下方向)往复移动地被支承的轴承部件14，以及由该轴承部件14支承、在与装配面F平行的面(通常为水平面)内转动的轴部件15。顶端吸附着的装配元件W通过轴部件15的转动其朝向可改变，且通过轴承部件14的往复移动可向装配面接近。

此外，在本实施例中，Z轴1的顶端连接着支架16，支架16上可自由转动地支承着呈十字形地装有吸嘴2的吸嘴座12，呈十字形配置的4个吸嘴2……2可在与装配面F平行的面(通常为水平面)内转动。安装吸嘴2、……2的吸嘴座12由支承于支架16的轴承部件17所支承，并配置有与装配面F平行的转动中心。因此，各吸嘴2、……2在相对装配面F垂直的面内转动，依次逐个切换成与装配面F相对的状态。吸嘴座12通过牙轮皮带18与支架16上部的轴19连接并与轴19联动而转动。通过一对伞齿轮的20、21，轴19与贯穿Z轴1的轴部件15的分度转动用轴22连接。此外，轴19上装有牙轮皮带轮23，在与吸嘴座12的牙轮皮带轮24之间设有牙轮皮带18。又，符号25是防止牙轮皮带18松驰的张力皮带轮。因此，分度转动用轴22的转动经一对伞齿轮20、21传递给轴19，再经牙轮皮带轮23、24和牙轮皮带18使吸嘴座12转动。此时，因为牙轮皮带18和皮带轮23、24之间不会发生打滑，故能进行正确的分度转动。此外，即使因轴部件15转动而整个支架16也转动，也以仍维持一对伞齿轮20、21的啮合关系的状态作转动。再有，轴部件15的转动是通过用驱动源例如电动机28等使与安装在支架16上的牙轮皮带轮26啮合的牙轮皮带27转动来进行的。

此外，多个吸嘴2、……2呈放射状地安装于在与装配面F正交的垂直面内作分度转动的吸嘴座12上，构成依次通过吸附位置或装配位置的吸附装配装置11。在本实施例中，4个吸嘴2、2、2、2以等间隔放射状地配置在吸嘴座12周围而形成十字形。该吸附装配装置11通过使吸嘴座12每次分度转动90°，使各吸嘴2、2、2、2在垂直面内转动，用定位为朝下的吸嘴2从元件供给装置(图中省略)吸附电子元件W及向配线基片P装配电子元件W。吸附方法并无特别限定，但一般情况下，考虑到对电子元件W的影响，通过真空吸附及解除真空来进行为宜。例如可设计为，通过抽真空来常时持续吸附电子元件W，仅在最接近装配面F并进行装配时破坏真空，以此进行装配。在本实施例中，4个吸嘴2、……2上分别设有与其分别对应的4个压力源相通的连通孔37、38、39和40。各连通孔37、38、39、40通过在轴承部件17和吸嘴座12之间用O形圈等密封件分开密封成的4个连通道33、34、35、36及空气口29、30、31、32，分别与对应的压力源相连通。各吸嘴2、2、2、2和空气口29、30、31、32通过构成穿设在吸嘴座12上的4条连通孔37、38、39、40的一部分的配管及与之连接的部件41、42、43、44而相互独立地连接。在部件41、42、43、44上形成有构成连通孔37、38、39、40的一部分的通道。压力源(未图示)通过切换可成为负压源或正压源，当位于朝下的吸附、装配位置时切换为正压源，进行电子元件W的装配，在其他位置用作常时负压源，持续吸附电子元件W。压力源的切换例如用电磁阀等进行，通过使与真空源连接的吸嘴2向大气开放而施加正压。

若采用如上结构的电子元件表面装配装置，可如图7的时间图所示进行电子元件W的装配。

首先，使Z轴1顶端的吸嘴2每次分度转动90°，用朝下的吸嘴2从元件供给装置依次吸附要装配的多个电子元件W。此期间，打开与装配面F正交面上的第2光闸9并点亮第2光源10，同时关闭与装配面平行面上的第1光闸7开关灭第1光源8，对由部分透射反射镜6反射的吸嘴2侧进行摄像，识别将装配的电子元件W的位置。电子元件W的位置识别是在吸嘴2作转位、吸附新的电子元件W期间，对前一次吸附作业所吸附的电子元件W进行的。这样，在吸附作业的间歇内，用部分透射反射镜6所反射的图面对吸附的电子元件W依次进行位置识别。例如，当有4个吸嘴2……2时，吸附最初的电子元件W后使吸嘴座12转位90°让下一个吸嘴2朝下，从使该下一个吸嘴朝下到使电子元件W吸附期间开始对最初被吸嘴2吸附的电子元件W进行位置识别。当在下一个吸嘴2上吸附了电子元件W并分度转动后，再用再下一个吸嘴2吸附电子元件W，在此期间对刚才的吸嘴2所吸附的电子元件W进行位置识别。这样，吸附和位置识别可同时进行。因此，当所有吸嘴2、……2上吸附有电子元件W时，仅留下1个电子元件W的位置识别。因此，在使装配头3向装配位置作相对移动时，余下的电子元件W的位置识别也完成了。

接着，在进行装配之前先对配线基片进行位置识别。通过打开与装配面F平行的第1光闸7并点亮光源8，同时关闭与装配面F正交的第2光闸9并熄灭光源10，从而通过部分透射反射镜6摄取装配面F侧图象，进行基片的位置识别。然后进行规定的装配作业。

上述实施例是本发明的一个较佳实施例，但本发明并不受此限，在不脱离本发明要点的范围内可作种种变形。例如，在本实施例中，每个吸嘴各有独立的真空系统，但实际上并不一定受此限制，也可以采用仅在装配作业时仅将朝下位置的吸嘴切换成正压的吸附装配装置。

从以上说明可知，本发明的电子元件表面装配装置，因为在其Z轴的顶端设有可绕与装配面平行的转轴在与装配面正交的面内作转动的多个吸嘴，另一方面，在装配面和摄像机之间设置部分透射反射镜，并在与装配面平行的面和与装配面正交的面的双方分别配置光闸和光源，因此，通过打开其中任一个光闸并点亮其光源，就能用一台摄像机摄取装配面侧和吸嘴侧双方的图像，进行其位置识别。

而且，因为除了光闸和照明的切换外，只要使吸嘴在与装配面正交的面内作分度转动即能连续进行位置识别和装配，不再需要使吸附元件移动到摄像机的时间，故可相应地提高装配速度。而且，在为了对最先作了位置识别的吸附元件进行装配而在配线基片上移动的期间，也能对剩下的吸附元件进行位置识别处理。因此，可缩短装配作业的节拍时间。

Claims

1.一种电子元件表面装配装置，设有相对要装配电子元件的配线基片的装配面在垂直方向作往复移动且在与所述装配面平行的面内转动的Z轴，以及具有与该Z轴平行的光轴的摄像机，其特征在于，在所述Z轴顶端设置可绕与所述装配面平行的转轴在与装配面正交的面内转动的多个吸嘴，在所述装配面和摄像机之间设置部分透射反射镜，并在与所述装配面平行的面及与所述装配面正交的面的双方分别配置光闸和光源，通过打开其中任一光闸并点亮光源来对装配面侧或吸嘴侧进行摄象。