CN112739977B - 测定装置及元件安装机 - Google Patents

Abstract

测定装置具备：基部(13)，将输出平行光的投光部(14)和受光部(15)以预定的位置关系固定；及倾斜移动机构部(25)，通过使该基部倾斜移动而使上述平行光的照射角度变化。在使测定对象(42)的厚度处于平行光(16)的宽度内的位置处将上述测定对象保持为固定的姿势的状态下，一边通过利用上述倾斜移动机构部使上述基部倾斜移动而使上述平行光的照射角度变化，一边观测上述平行光中的被上述测定对象遮挡的部分的宽度的测定值增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定上述测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量，或者，基于上述测定值为最小时的上述基部的倾斜角度来测定所述测定对象的厚度方向上的倾斜角度。

Description

测定装置及元件安装机

技术领域

本说明书公开了与对测定对象的厚度尺寸、厚度方向上的变形量、厚度方向上的倾斜角度的任一个进行测定的测定装置及元件安装机相关的技术。

背景技术

例如，在向电路基板安装的电子元件中，存在在元件主体的2边或4边并列设置有多个引脚的带引脚电子元件。在这样的带引脚的电子元件中，若在一部分引脚中存在弯曲(变形)，则在将该电子元件的引脚向电路基板的焊盘钎焊时，有时一部分引脚未充分紧贴于电路基板的焊盘而成为连接不良的原因。

于是，在专利文献1(日本特开平1-260349号公报)中提出了检测引脚的弯曲的方法。该检测方法如图8所示，从投光器51向受光器53照射平行激光52，并且使电子元件的引脚54的列位于平行激光52的宽度内。而且，构成为能够将投光器51和受光器53的位置切换为将平行激光52对引脚54的列从斜下方照射的斜下方照射位置和从斜上方照射的斜上方照射位置，事先使标准的样本元件的没有弯曲的引脚54的列位于平行激光52的宽度内，从位于斜下方照射位置的投光器51对引脚54的列从斜下方照射平行激光52，利用受光器53接收平行激光52中的未被引脚54的列遮挡的部分的光，将该受光量的检测值作为标准值而存储于存储装置。相同地，检测从移动到斜上方照射位置的投光器51对引脚54的列从斜上方照射平行激光52时的受光器53的受光量，将该检测值作为标准值而存储于存储装置。然后，在生产中，使成为检查对象的电子元件的引脚54的列位于平行激光52的宽度内，以与上述的没有引脚54的弯曲的标准的样本元件的情况相同的工序，在斜下方照射位置和斜上方照射位置这两处检测受光器53的受光量，对该受光量的检测值与存储于存储器的标准值进行比较，根据两者的差是否处于容许误差范围内来判定有无引脚54的弯曲。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平1-260349号公报

发明内容

发明所要解决的课题

可想到将上述专利文献1的引脚弯曲检测装置搭载于元件安装机来检查在生产中从元件供给装置供给的电子元件的引脚有无弯曲，但存在以下这样的问题。

在元件安装机中，利用吸嘴吸附在生产中从元件供给装置供给的电子元件，使该电子元件的引脚54的列位于平行激光52的宽度内。在生产中，吸附于吸嘴的电子元件的引脚54的列未必准确地成为水平，有时稍微倾斜，但若位于平行激光52的宽度内的引脚54的列倾斜，则平行激光52中的被引脚54的列遮挡的部分的宽度变化而受光器53的受光量变化。因此，若引脚54的列倾斜，则即使是没有弯曲的引脚54的列，有时也会成为与存在弯曲的引脚54的列相同的受光器53的受光量，由此，有时会误判定引脚54的弯曲的有无，在引脚54的弯曲的检测可靠性上存在问题。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，在对测定对象的厚度尺寸、厚度方向上的变形量、厚度方向上的倾斜角度的任一个进行测定的测定装置中，具备：投光部，对上述测定对象照射比上述测定对象的厚度尺寸宽的平行光；受光部，接收从上述投光部照射的平行光中的未被上述测定对象遮挡的部分的光；测定控制部，基于上述受光部的受光状态而测定上述平行光中的被上述测定对象遮挡的部分的宽度；基部，将上述投光部和上述受光部以预定的位置关系固定；倾斜移动机构部，通过使上述基部倾斜移动而使上述平行光的照射角度变化；及保持部，在使上述测定对象的厚度处于上述平行光的宽度内的位置处将上述测定对象保持为固定的姿势，上述测定控制部一边通过利用上述倾斜移动机构部使上述基部倾斜移动而使上述平行光的照射角度变化，一边观测上述平行光中的被上述测定对象遮挡的部分的宽度的测定值的增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定上述测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量，或者，基于上述测定值为最小时的上述基部的倾斜角度来测定上述测定对象的厚度方向上的倾斜角度。

在该结构中，一边使从投光部向测定对象照射的平行光的照射角度变化，一边观测该平行光中的被测定对象遮挡的部分的宽度的测定值增减，并求出该测定值的最小值。此时，即使测定对象倾斜，在平行光的照射角度与测定对象的倾斜角度一致时，平行光中的被测定对象遮挡的部分的宽度的测定值也成为最小。因此，若基于该测定值的最小值来对测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量进行测定或者基于该测定值成为了最小时的基部的倾斜角度来对测定对象的厚度方向上的倾斜角度进行测定，则即使测定对象倾斜，也能够不受该倾斜的影响而高精度地测定出测定对象的厚度尺寸、厚度方向上的变形量、厚度方向上的倾斜角度。

附图说明

图1是示出一实施例的测定装置的立体图。

图2是测定装置的主视图。

图3是测定装置的俯视图。

图4是包含倾斜移动机构部在内的主要部分的后视图。

图5是说明引脚列相对于平行激光的照射方向稍微倾斜时的受光部的受光状态的图。

图6是说明通过基部的倾斜移动而平行激光的照射角度与引脚列的倾斜角度一致时的受光部的受光状态的图。

图7是示出搭载有测定装置的元件安装机的控制系统的结构的框图。

图8是说明专利文献1的引脚弯曲检测方法的图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本说明书中公开的一实施例。

首先，使用图1至图6来说明测定装置10的结构。

在测定装置10的基台11设有用于向元件安装机40(参照图7)安装固定的安装框架12。在基台11上配置有板状的基部13，在该基部13的上表面以预定的位置关系固定有投光部14和受光部15。

虽然未图示，但投光部14将由激光源产生的激光利用特殊透镜变换为在上下方向上具有预定的宽度的平行激光16并沿着与基部13的上表面平行的方向输出。在该投光部14的平行激光输出方向上配置有使平行激光16的光路呈直角地弯折的反射镜、棱镜等光路弯折部件17。平行激光16的上下方向上的宽度被设定为比测定对象的厚度尺寸(上下方向尺寸)宽。在本实施例中，测定对象是电子元件的引脚42的列(参照图5及图6)。

另一方面，在受光部15的受光面前方配置有使由投光部14的光路弯折部件17呈直角地弯折的平行激光16的光路呈直角地弯折的反射镜、棱镜等光路弯折部件18，由该光路弯折部件18呈直角地弯折的平行激光16由受光部15接收。由此，投光部14与受光部15之间的平行激光16的光路被设定成：由两个光路弯折部件17、18弯折成П状，且通过投光部14的光路弯折部件17与受光部15的光路弯折部件18之间的平行激光16的光路与基部13的上表面平行。向两个光路弯折部件17、18之间的平行激光16插入测定对象来测定测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量(弯曲量)。

受光部15可以构成为，使用CCD、CMOS等一维图像传感器元件作为受光元件，能够测定平行激光16中的被测定对象遮挡的部分的宽度及其位置这两方。或者，受光部15也可以构成为，将接收的平行激光16利用透镜会聚并利用光电二极管等受光元件接收，利用根据平行激光16中的被测定对象遮挡的部分的宽度而受光元件的受光量减少这一特性，检测该受光量，根据该受光量的检测值来测定平行激光16中的被测定对象遮挡的部分的宽度。

在固定有投光部14和受光部15的基部13的下表面侧经由例如4处角度调节部22而安装有支撑基板21。各角度调节部22由螺栓和螺母等构成，作业者利用扳手等工具调节各角度调节部22，从而能够调节基部13相对于支撑基板21的角度。基部13和支撑基板21以能够经由轴23(参照图4)而在上下方向上一体地倾斜移动的方式支撑于基台11。

如图4所示，在测定装置10中设有通过使基部13倾斜移动而使平行激光16的照射角度变化的倾斜移动机构部25。该倾斜移动机构部25具备设于基台11的电动机26、通过该电动机26而旋转的偏心凸轮、椭圆凸轮等凸轮27及设于基部13的支撑基板21的凸轮从动件28，通过凸轮27的旋转而使凸轮从动件28在基部13的倾斜移动方向即上下方向上往复运动，从而使基部13以轴23为支点在上下方向上往复倾斜移动。电动机26与凸轮27之间的旋转传递系统通过使嵌合固定于电动机26的旋转轴的齿轮30和与凸轮27一体地旋转的齿轮31啮合而构成。电动机26是具备检测旋转角的编码器等旋转角传感器的步进电动机、伺服电动机等，在测定动作时，基于旋转角传感器的输出信号而使凸轮27旋转1圈，使基部13从倾斜移动前的角度在上下方向上往复倾斜移动1次而返回倾斜移动前的角度并停止。

在测定装置10，在与平行激光16维持固定的位置关系的部位设置有能够从上方进行图像识别的基准位置部34(参照图1)。在本实施例中，在作为与平行激光16维持固定的位置关系的部位的投光部14侧的光路弯折部件17的上表面侧的预定位置和受光部15侧的光路弯折部件18的上表面侧的预定位置这两处设置有基准位置部34，能够确定两个光路弯折部件17、18之间的平行激光16的XY方向(水平方向)中的朝向。

控制受光部15、受光部15及倾斜移动机构部25的电动机26的动作的测定控制部35(参照图7)由微型计算机等构成，一边通过利用倾斜移动机构部25使基部13在上下方向上倾斜移动而使平行激光16的照射角度变化，一边观测平行激光16中的被测定对象遮挡的部分的宽度的测定值增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量。

如以上这样构成的测定装置10以可拆装的方式安装于元件安装机40(参照图7)的预定位置。在元件安装机40中以能够更换的方式安设有供给向电路基板安装的各种电子元件的带式供料器、托盘式供料器、杆式供料器等元件供给装置41。在从元件供给装置41供给的电子元件中，包括在元件主体的2边或4边并列设置有多个引脚42的带引脚电子元件。

元件安装机40具备：输送电路基板的输送机43、以能够更换的方式安装有拾取并保持元件供给装置41供给的电子元件的吸嘴或夹头等保持部(未图示)的安装头(未图示)、使该安装头在XY方向(前后左右方向)和Z方向(上下方向)上移动的安装头移动装置44、从下方拍摄利用保持部拾取并保持的电子元件的元件拍摄用相机45及从上方拍摄电路基板的基准位置标记等的标记拍摄用相机46。元件拍摄用相机45朝向上方地固定于元件安装机40的预定位置。标记拍摄用相机46朝向下方地安装于安装头侧，通过安装头移动装置44而与安装头一体地移动。元件安装机40内的测定装置10的位置设定为使测定装置10的平行激光16位于安装头的保持部的可移动范围内。

元件安装机40的控制部47由一台或多台计算机构成，控制元件安装机40的上述的各功能的动作。该元件安装机40的控制部47在从元件供给装置41供给的电子元件是带引脚电子元件的情况下，将该电子元件利用安装头的保持部拾取并向测定装置10侧移动，并且利用标记拍摄用相机46拍摄测定装置10的基准位置部34并进行图像识别，从而以该基准位置部34的位置为基准来侧测定装置10的两个光路弯折部件17、18之间的平行激光16的位置，基于该测定值来使安装头向平行激光16的上方移动，在使保持于该安装头的保持部的电子元件的测定对象即引脚42的列处于平行激光16的宽度内并保持为固定的角度的状态(也就是说，以“即使测定装置10的基部13倾斜移动，引脚42的列也不会倾斜移动”的方式保持为固定的角度的状态)下，从元件安装机40的控制部47向测定装置10的测定控制部35发送测定执行指令信号，如以下这样测定引脚42的厚度尺寸或厚度方向上的变形量。

测定装置10的测定控制部35当从元件安装机40的控制部47接收到测定执行指令信号时，从投光部14输出平行激光16，并且起动倾斜移动机构部25的电动机26而使凸轮27旋转一圈，使基部13以轴23为支点从倾斜移动前的角度在上下方向上往复倾斜移动一次，从而使平行激光16从倾斜移动前的角度在上下方向上往复倾斜移动一次而返回倾斜移动前的角度并停止。由此，如图5至图6所示，测定控制部35一边使平行激光16的照射角度变化一边取入受光部15的受光信号，观测平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度的测定值增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定引脚42的厚度尺寸或厚度方向上的变形量。

例如，即使是没有弯曲的引脚42的列，在如图5所示那样引脚42的列相对于平行激光16的照射方向(光轴)倾斜的情况下，平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度也会根据引脚42的列的倾斜角度而变大，但当如图6所示那样平行激光16的照射方向(光轴)的倾斜角度与引脚42的列的倾斜角度一致时，平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度成为最小。因此，测定控制部35使平行激光16从倾斜移动前的角度在上下方向上往复倾斜移动一次，观测平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度的测定值增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定引脚42的厚度尺寸(或厚度方向上的变形量)，若该测定值处于引脚42的厚度尺寸的容许误差范围内，则判定为引脚42的列正常(引脚42的厚度尺寸为容许误差范围内且没有引脚42的弯曲)，另一方面，若该测定值偏离了引脚42的厚度尺寸的容许误差范围，则判定为引脚42的列异常(存在引脚42的弯曲或引脚42的厚度尺寸不适当)。该引脚42的列的正常/异常的判定结果从测定控制部35向元件安装机40的控制部47发送。

需要说明的是，也可以是，从测定控制部35将平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度的测定值向元件安装机40的控制部47发送，元件安装机40的控制部47求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定引脚42的厚度尺寸(或厚度方向上的变形量)，根据该测定值是否处于引脚42的厚度尺寸的容许误差范围内来判定引脚42的列的正常/异常。或者，还可以是，在测定控制部35中进行至求出测定值的最小值的处理，从测定控制部35将该测定值的最小值向元件安装机40的控制部47发送，在元件安装机40的控制部47中，根据利用该测定值的最小值求出的引脚42的厚度尺寸(或厚度方向上的变形量)的测定值是否处于引脚42的厚度尺寸的容许误差范围内来判定引脚42的列的正常/异常。

针对电子元件的各边的每个引脚42的列，利用上述的方法来判定引脚42的列的正常/异常。其结果是，元件安装机40的控制部47在判定为在电子元件的任一边的引脚42的列中存在异常的情况下，使安装头向预定的废弃场所的上方移动并将该电子元件废弃至该预定的废弃场所。

另一方面，元件安装机40的控制部47在判定为电子元件的全部引脚42的列正常的情况下，使安装头向元件拍摄用相机45的上方移动，利用元件拍摄用相机45拍摄保持于安装头的保持部的电子元件并进行图像识别，从而计测该电子元件的位置和角度的偏差量，然后使安装头向电路基板的上方移动，修正该电子元件的位置和角度的偏差量，并将该电子元件的引脚42向电路基板的焊盘钎焊。

根据以上说明的本实施例，一边利用测定装置10的倾斜移动机构部25使平行激光16的照射角度变化一边取入受光部15的受光信号，观测平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度的测定值增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定引脚42的厚度尺寸(或厚度方向上的变形量)，因此，即使引脚42的列相对于平行激光16的光轴倾斜，也能够不受该倾斜的影响而高精度地测定引脚42的厚度尺寸或厚度方向上的变形量。

需要说明的是，在本实施例中，将测定对象设为了电子元件的引脚42的列，但也可以设为电子元件的主体部分的预定部位。

另外，在本实施例中，将测定装置10安装于元件安装机40来使用，但也可以使用于除了元件安装机40以外的设备。因此，测定对象不限定于电子元件的预定部位，也可以将除了电子元件以外的物品设为测定对象。

测定装置10的平行激光16的照射方向也不限定于大致水平方向，也可以是上下方向等除了大致水平方向以外的方向。一般来说，测定对象的厚度方向是平行激光的宽度方向(与照射方向垂直的方向)。

另外，也可以观测平行激光16中的被引脚42的列遮挡的部分的宽度的测定值增减，基于该测定值成为了最小时的基部13的倾斜角度(平行激光16的照射角度)来测定测定对象的厚度方向上的倾斜角度。此时，关于基部13的倾斜角度(平行激光16的照射角度)的测定方法，可以基于倾斜移动机构部25的电动机26的检测旋转角的编码器等旋转角传感器的输出信号来测定基部13的倾斜角度，或者也可以设置检测基部13的倾斜角度的传感器。

另外，在本实施例中，设为了利用两个光路弯折部件17、18使投光部14与受光部15之间的平行激光16的光路弯折成П状的结构，但也可以去除光路弯折部件17、18，使投光部14和受光部15相向而构成为投光部14与受光部15之间的平行激光的光路成为一直线。

除此之外，本发明不限定于上述实施例，例如也可以变更倾斜移动机构部25的结构或者使用除了激光以外的种类的平行光等，能够在不脱离主旨的范围内各种变更而实施，这是不言而喻的。

附图标记说明

10…测定装置，11…基台，13…基部，14…投光部，15…受光部，16…平行激光(平行光)，17、18…光路弯折部件，21…支撑基板，22…角度调节部，23…轴，25…倾斜移动机构部，26…电动机，27…凸轮，28…凸轮从动件，34…基准位置部，35…测定控制部，40…元件安装机，41…元件供给装置，42…引脚(测定对象)，44…安装头移动装置，46…标记拍摄用相机，47…元件安装机的控制部。

Claims (8)

1.一种测定装置，对测定对象的厚度尺寸、厚度方向上的变形量、厚度方向上的倾斜角度中的任一个进行测定，

所述测定装置具备：

投光部，对所述测定对象照射比所述测定对象的厚度尺寸宽的平行光；

受光部，接收从所述投光部照射的平行光中的未被所述测定对象遮挡的部分的光；

测定控制部，基于所述受光部的受光状态而测定所述平行光中的被所述测定对象遮挡的部分的宽度；

基部，将所述投光部和所述受光部以预定的位置关系固定；

倾斜移动机构部，通过使所述基部倾斜移动而使所述平行光的照射角度变化；及

保持部，在使所述测定对象的厚度处于所述平行光的宽度内的位置处将所述测定对象保持为固定的姿势，

所述测定控制部一边通过利用所述倾斜移动机构部使所述基部倾斜移动而使所述平行光的照射角度变化，一边观测所述平行光中的被所述测定对象遮挡的部分的宽度的测定值的增减并求出该测定值的最小值，基于该测定值的最小值来测定所述测定对象的厚度尺寸或厚度方向上的变形量，或者，基于所述测定值为最小时的所述基部的倾斜角度来测定所述测定对象的厚度方向上的倾斜角度，

所述测定装置还具备：

标记拍摄用相机，对拍摄对象物从其上方进行拍摄；

移动装置，使所述标记拍摄用相机与安装有所述保持部的安装头一体地移动；及

光路弯折部件，使从所述投光部至所述受光部的所述平行光的光路呈直角地弯折，

所述测定装置构成为，在所述基部倾斜移动前对于所述测定对象的所述平行光的照射方向为水平方向且所述平行光的宽度方向为上下方向，

在所述投光部侧的所述光路弯折部件的上表面侧的预定位置与所述受光部侧的所述光路弯折部件的上表面侧的预定位置的两处，分别设有能够从上方进行图像识别的基准位置部，

所述测定控制部，通过利用所述标记拍摄用相机对所述两处的所述基准位置部进行拍摄并进行图像识别，而以该基准位置部的位置为基准来测定所述平行光的位置，基于测定值通过所述移动装置使所述安装头向所述平行光的上方移动并使保持于所述保持部的所述测定对象处于所述平行光的宽度内。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其中，

所述测定控制部在求出所述测定值的最小值时，使所述基部从倾斜移动前的角度往复倾斜移动一次而返回到所述倾斜移动前的角度并停止。

3.根据权利要求1所述的测定装置，其中，

所述测定装置具备调节所述基部的倾斜移动前的角度的角度调节部。

4.根据权利要求2所述的测定装置，其中，

所述测定装置具备调节所述基部的倾斜移动前的角度的角度调节部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的测定装置，其中，

所述基部以能够借助轴而倾斜移动的方式支撑于基台，

所述倾斜移动机构部具备：设于所述基台的电动机、通过所述电动机而旋转的凸轮及设于所述基部侧的凸轮从动件，通过所述凸轮的旋转而使所述凸轮从动件在所述基部的倾斜移动方向上往复运动，从而使所述基部以所述轴为支点进行往复倾斜移动。

6.一种元件安装机，搭载有权利要求1～5中任一项所述的测定装置，

所述保持部是安装于所述安装头的吸嘴或夹头，

所述测定对象是保持于所述吸嘴或所述夹头的电子元件的预定部位，

所述测定控制部，在通过所述移动装置使所述安装头向所述平行光的上方移动并使保持于所述吸嘴或所述夹头的电子元件的预定部位处于所述平行光的宽度内且保持为固定的角度的状态下，通过利用所述倾斜移动机构部使所述基部倾斜移动来测定所述电子元件的预定部位的厚度尺寸、厚度方向上的变形量及厚度方向上的倾斜角度中的任一个。

7.根据权利要求6所述的元件安装机，其中，

所述测定对象是所述电子元件的引脚列。

8.根据权利要求6或7所述的元件安装机，其中，

在判定为由所述测定控制部测定出的所述电子元件的预定部位的测定值在容许误差范围之外的情况下，使所述安装头向预定的废弃场所的上方移动并将该电子元件向该预定的废弃场所废弃。

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