CN114557151B - 元件安装机 - Google Patents

Abstract

电子元件装配装置具有：基材输送保持装置，输送电路基材并将其保持于预定位置；元件装配装置，将由元件供给装置供给的电子元件向被保持于上述预定位置的上述电路基材上装配；拍摄装置，能够将包含被保持于上述预定位置的上述电路基材在内的预定区域整体收于视野内；拍摄指示部，指示上述拍摄装置对上述预定区域进行拍摄；第一检测部，基于根据上述拍摄指示部的指示而拍摄到的拍摄数据，检测设于上述基材输送保持装置上的至少一个装置标记及设于上述电路基材上的至少一个基材标记；运算部，基于由上述第一检测部检测出的上述装置标记及上述基材标记，对装配上述电子元件的上述电路基材上的位置进行运算；装配指示部，指示上述元件装配装置将上述电子元件向由上述运算部运算出的上述电路基材上的位置装配；第二检测部，检测上述元件装配装置根据上述装配指示部的指示而实际装配的上述电路基材上的位置与由上述运算部运算出的上述电路基材上的位置之间的偏差量；及反馈部，将由上述第二检测部检测出的上述偏差量的一部分作为用于修正下次由上述运算部运算出的上述电路基材上的位置的修正值而进行反馈。

Description

元件安装机

技术领域

本申请涉及一种测定装配于电路基材的电子元件的装配位置并进行装配位置的良好与否判定的元件安装机。

背景技术

在专利文献1中记载了一种电子元件安装机，其具备对安装于印刷基板的电子元件的元件种类和安装位置的良好与否进行检查的检查装置。

在该电子元件安装机中，通过比较在电子元件的安装前拍摄到的印刷基板的图像与在电子元件的安装后拍摄到的印刷基板的图像来检测所安装的电子元件的种类及所安装的元件位置的异常。并且，在安装中检测到异常时，作为安装异常的内容，在电子元件未掉落到印刷基板上的其他场所的情况下，供给新的电子元件并向印刷基板面进行安装、或者将安装异常的场所通知给操作者。另一方面，作为安装异常的内容，在印刷基板上的其他场所发现了电子元件的情况下，将掉落的电子元件的场所通知给操作者。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2006-319332号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的电子元件安装机中，虽然能够检测安装于印刷基板的电子元件的元件种类和安装位置的异常，但是由于未将检测结果反映到下一个电子元件的安装中，因此有可能再次引起相同的异常。

因此，本申请的目的在于提供一种能够将测定装配于电路基材的电子元件的装配位置而得到的结果反映到下一个电子元件的安装中的元件安装机。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本申请的电子元件装配装置具有：基材输送保持装置，输送电路基材并将其保持于预定位置；元件装配装置，将由元件供给装置供给的电子元件向被保持于预定位置的电路基材上装配；拍摄装置，能够将包含被保持于预定位置的电路基材在内的预定区域整体收于视野内；拍摄指示部，指示拍摄装置对预定区域进行拍摄；第一检测部，基于根据拍摄指示部的指示而拍摄到的拍摄数据，检测设于基材输送保持装置上的至少一个装置标记及设于电路基材上的至少一个基材标记；运算部，基于由第一检测部检测出的装置标记及基材标记，对装配电子元件的电路基材上的位置进行运算；装配指示部，指示元件装配装置将电子元件向由运算部运算出的电路基材上的位置装配；第二检测部，检测元件装配装置根据装配指示部的指示而实际装配的电路基材上的位置与由运算部运算出的电路基材上的位置之间的偏差量；及反馈部，将由第二检测部检测出的偏差量的一部分作为用于修正下次由运算部运算出的电路基材上的位置的修正值而进行反馈。

发明效果

根据本申请，能够将对装配于电路基材的电子元件的装配位置进行测定的结果反映到下一个电子元件的安装中。

附图说明

图1是表示本申请的一实施方式所涉及的元件安装机的概略结构的立体图。

图2是表示图1的元件安装机具备的控制装置的框图。

图3是表示反复进行电子元件向电路基材上的安装时的电子元件的偏差量的推移的一个例子的图。

图4是表示图2的控制装置具备的控制器执行的安装检查处理的步骤的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本申请的实施方式进行详细说明。

图1表示本申请的一实施方式所涉及的元件安装机10的概略结构。另外，在图1中提及方向的情况下，使用图中所示的箭头的方向。

元件安装机10具备：基材输送保持装置22，将电路基材(未图示)输送至预定的位置并固定；顶棚相机26，能够将通过基材输送保持装置22固定于预定的位置的电路基材整体一次性收入视野；元件装配装置24及标记相机27，该元件装配装置24具有设于被支撑为能够相对于基材输送保持装置22在X方向及Y方向上移动的移动台(未图示)的作业头60；零件相机28，固定于基材输送保持装置22；及控制装置34，控制基于顶棚相机26的拍摄和基于元件装配装置24的安装等。

基材输送保持装置22具备：输送装置50(参照图2)，将电路基材输送至预定的位置、即对电子元件进行配置的预定的安装位置；及夹持装置52(参照图2)，将所输送的电路基材固定于安装位置。输送装置50例如构成为通过传送带来输送电路基材的装置，具备：引导部件(未图示)，分别设于一对传送导轨23；传送带(未图示)，分别设于一对传送导轨23；及带环绕装置(未图示)，驱动输送带而使其进行环绕。夹持装置52例如具备：支撑部(未图示)，从下方支撑电路基材；及夹持部(未图示)，夹持电路基材的缘部。另外，作为电路基材，可列举电路基板、三维构造的基材等，作为电路基板，可列举印刷配线板、印刷电路板等。

在元件安装机10的顶棚部的中央并列地配置有作为顶棚相机26的两台相机，通过该顶棚相机26从上方对包含固定于预定的位置的电路基材的预定的矩形区域进行拍摄。所拍摄的矩形区域被对置的一对边的中心线划分为两个分区，所划分的各分区分别与一台相机的视野对应。由此，能够通过两台相机一次拍摄包含电路基材的矩形区域整体。顶棚相机26由控制装置34控制拍摄的时机。

在基材输送保持装置22的上方设有X方向梁(未图示)，在X方向梁上以能够沿X方向移动的方式设有Y方向移动台(未图示)。具备作业头60的元件装配装置24和标记相机27以能够沿着Y方向移动的方式保持于Y方向移动台。标记相机27的光轴与垂直于X方向及Y方向的Z方向平行。这些X方向梁和Y方向移动台分别经由滚珠丝杠而由伺服马达(未图示)控制，该伺服马达的工作由控制装置34控制。另外，标记相机27是设于电路基材上的、用于拍摄后述的基材标记的相机。

元件装配装置24包含：作业头移动装置64，安装于Y方向移动台；作业头60，被作业头移动装置64以能够沿垂直于X方向及Y方向的Z方向进行升降的方式引导支撑，并且通过伺服马达控制升降；及吸嘴66，从该作业头60向下方突出设置。吸嘴66形成为圆筒状，吸嘴21在下端吸附保持电子元件。另外，基于元件装配装置24的安装时期由控制装置34控制。

在元件安装机10的一端侧设有元件供给装置30(参照图2)。在基材输送保持装置22与元件供给装置30之间，具有与Z方向平行的光轴的零件相机28设于基材输送保持装置22上。另外，零件相机28是用于拍摄电子元件的相机。

元件供给装置30具有托盘型元件供给装置78(参照图2)和供料器型元件供给装置80(参照图2)。托盘型元件供给装置78是供给载置于托盘上的状态下的元件的装置。供料器型元件供给装置80是通过带式供料器、杆式供料器(未图示)供给元件的装置。

如图2所示，控制装置34具备：控制器82、多个驱动电路86及图像处理装置88。多个驱动电路86与输送装置50、夹持装置52、作业头60、作业头移动装置64、托盘型元件供给装置78、供料器型元件供给装置80连接。控制器82具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等，以计算机为主体，与多个驱动电路86连接。由此，基材输送保持装置22、元件装配装置24及元件供给装置30等的工作由控制器82控制。另外，控制器82还与图像处理装置88连接。图像处理装置88对通过顶棚相机26、标记相机27及零件相机28得到的拍摄数据进行处理，控制器82从拍摄数据取得各种信息。

以下，基于图4的流程图，对使用如上述那样构成的元件安装机10安装于电路基材上的电子元件的检查处理进行说明。以下，在各处理的步骤的说明中，将步骤表述为“S”。

首先，控制器82通过控制搬送装置50而将电路基材搬入被定位的搬入位置，并由支撑部支撑电路基材。并且，控制器82通过控制夹持装置52而利用夹持部夹持并固定被支撑的电路基材(S10)。

接着，控制器82对元件装配装置24进行指示，以向被固定的电路基材安装电子元件(S12)。在安装中，利用标记相机27检测设于电路基材上的基材标记(未图示)的位置，基于该基材标记的位置进行位置修正，运算应装配的坐标位置。

在本实施方式中，基材标记在电路基材上设有多个，针对每个电子元件预先决定应作为基准的两个以上的基材标记和以该基材标记为基准的装配位置。装配位置例如被决定为从一个基材标记向另一个基材标记的方向离开两个基材标记间的距离的1/预定数的位置。因此，根据拍摄数据，检测与作为装配对象的电子元件对应的两个基材标记，计算这两个基材标记间的距离，将从一个基材标记向另一个基材标记的方向离开计算出的距离的1/预定数的位置设为装配位置。另外，在S26中，在后述的反馈偏差量存储区域中存储有有效的反馈偏差量的情况下，与该偏差量相应地进行修正来决定上述装配位置。

并且，对于吸附于吸嘴66的前端的电子元件，通过零件相机28来检测电子元件相对于吸嘴66的中心线的偏心，修正吸嘴66的X方向及Y方向上的移动量，并向电路基材上的坐标位置安装。

接着，控制器82对顶棚相机26指示拍摄。与此相应地，顶棚相机26拍摄包含安装后的电路基材的预定的矩形区域(S14)。由于顶棚相机26如上述那样由两台相机构成，因此拍摄由两台相机同时进行。像这样利用两台相机进行拍摄的理由在于，由于在本实施方式中，顶棚相机26被设置为从电路基材向上方离开例如500mm以上，因此若要提高对被摄体的分辨率，则一台相机是困难的。但是，若是可获得所需的分辨率，则也可以是一台相机，若即使是两台相机也无法获得所需的分辨率，则也可以使用三台以上的相机。

另外，作为拍摄区域的“包含电路基材的预定的矩形区域”是指，包含被夹持的电路基材和其周围的上述一对传送导轨23的矩形区域。如图1所示，在各传送导轨23上各设有两个校准用标记23a。并且，各传送导轨23上的两个校准用标记23a以隔开预定的距离、例如300mm的方式设于难以产生热膨胀的原材料、例如石英玻璃的薄板上。另外，在本实施方式中，因为传送导轨23为钢制，所以石英玻璃的薄板固定于传送导轨23上。这样，因为校准用标记23a几乎不受在元件安装机10进行电子元件的安装时产生的热所引起的热膨胀的影响，所以校准用标记23a间的距离在本实施方式中为大致不变的300mm。因此，若根据矩形区域的拍摄数据检测各传送导轨23上的校准用标记23a，并计算校准用标记23a间的距离，则计算出的距离实际上相当于300mm。控制器82基于该不变的距离，进行针对拍摄数据的校准，基于校准后的拍摄数据，计算应装配电子元件的电路基材上的装配位置。

另外，如上所述，装配位置是基于校准后的拍摄数据所包含的基材标记而计算的。

这样，在拍摄数据内包含校准用标记23a及基材标记这两方的图像。也就是说，使用相同的拍摄数据，进行校准和装配位置的计算。这是因为，由于校准用标记23a及基材标记这两方因在元件安装机10进行电子元件的安装时等产生的振动而发生摆动，因此若基于校准用标记23a进行校准，基于从校准后的拍摄数据检测出的基材标记计算装配位置，则能够消除混入拍摄数据的摆动成分。

接着，控制器82从拍摄数据检测校准用标记23a及基材标记(S16)。

接着，控制器82基于在S16中检测出的校准用标记23a，进行对于拍摄数据的校准(S18)。具体而言，控制器82首先算出各传送导轨23上的两个校准用标记23a间的距离。由于计算出的两个距离在每个传送导轨23中是相同的，因此若两个距离不同，则意味着顶棚相机26没有正确地拍摄包含电路基材的预定的矩形区域。因此，控制器82修正拍摄数据以使两距离一致。另外，在本实施方式中，S16的校准在每次执行安装检查处理时进行，但是不限于此，也可以在预定的时机下进行。另外，除了S16的校准以外，还需要进行顶棚相机26的相机校准、即矩阵修正(镜头畸变修正)。

接着，控制器82基于在S16中检测出的基材标记，如上述那样计算装配位置(S20)。

并且，控制器82基于在S14中得到的拍摄数据，计算所安装的电子元件的偏差量(S24)。偏差量的计算例如是通过计算装配电子元件的电路基材上的中心点的坐标与拍摄数据中的电子元件的中心点的坐标之间的距离来进行的。

接着，控制器82判断计算出的偏差量是否在预定的允许量以内(S24)。在该判断中，在判断为计算出的偏差量不在预定的允许量以内的情况下(S24：否)，控制器82将计算出的偏差量的一部分、例如计算出的偏差量的1/2存储于在控制器82具备的上述RAM内确保的区域(以下称为“反馈偏差量存储区域”)(S26)。这样，将计算出的偏差量的一部分而非全部作为反馈偏差量的理由在于，由于在计算偏差量时使用的拍摄数据中无论如何都包含基于顶棚相机26的读取误差，因此若将计算出的偏差量的全部作为反馈偏差量，则读取误差也相应地被反馈，装配精度有可能与该读取误差相应地变差。

接着，控制器82在使计数器递增“1”(S28)之后，使处理进入S32。在此，计数器是在上述RAM内确保的软件计数器，用于判断所安装的电子元件的偏差量是否收敛于预定的允许量以内。

另一方面，在S24的判断中，在计算出的偏差量为预定的允许量以内的情况下(S24：是)，控制器82在将计数器复位(S30)之后，使处理进入S32。

在S32中，控制器82判断计数器的计数值是否≥N。其中，“N”是预定的整数值。在该判断中，在判断为计数器的计数值≥N的情况下(S32：是)，控制器82判断为元件安装机10达到装置寿命(S34)，在将计数器复位(S36)之后，使安装检查处理结束。

图3表示反复进行某一个电子元件向电路基材上的安装时的电子元件的偏差量的推移的一个例子。另外，在图3中，箭头之前的推移表示进行上述S12的反馈控制之前的推移，箭头之后的推移表示进行S12的反馈控制之后的推移。

并且，图3中的(a)表示当进行了S12的反馈控制时，安装后的电子元件的偏差量收敛于预定的允许量(在图示例中为±α)以内的情况。另一方面，图3中的(b)表示即使进行了S12的反馈控制，安装后的电子元件的偏差量也未收敛于预定的允许量(在图示例中为±α)以内的情况。

元件安装机10即使因长期使用而产生了晃动，只要是进行相同的动作，虽然安装后的电子元件的偏差量如图3中的(a)的箭头之前的推移那样未进入预定的允许量以内，但是具备收敛于预定的范围内这样的反复性。当对具备这样的反复性的元件安装机10进行了S12的反馈控制时，安装后的电子元件的偏差量如图3中的(a)的箭头之后的推移那样进入到预定的允许量以内，即使是装配精度降低了的装置，也能够维持新品时的装配精度。

与此相对，当如图3中的(b)的箭头之前的推移那样，元件安装机10不具备反复性时，即使进行S12的反馈控制，安装后的电子元件的偏差量也如图3中的(b)的箭头之后的推移那样不会进入预定的允许量以内。因此，在图3中的(b)的例子中，在上述S32中，判断为计数器的计数值≥N，在上述S34中，判断为元件安装机10达到装置寿命。

另一方面，在S32的判断中，在判断为计数器的计数值＜N的情况下(S32：否)，控制器82使安装检查处理结束。

如以上说明的那样，本实施方式的元件安装机10具有：基材输送保持装置22，输送电路基材并将其保持于预定位置；元件装配装置24，将由元件供给装置30供给的电子元件向被保持于预定位置的电路基材上装配；顶棚相机26，能够使包含被保持于预定位置的电路基材在内的预定区域整体收于视野内；拍摄指示部160，指示顶棚相机26对预定区域进行拍摄；第一检测部162，基于根据拍摄指示部160的指示而拍摄到的拍摄数据，检测设于基材输送保持装置22上的至少一个校准用标记23a及设于电路基材上的至少一个基材标记；运算部164，基于由第一检测部162检测出的校准用标记23a及基材标记，对装配电子元件的电路基材上的位置进行运算；装配指示部166，对元件装配装置24指示将电子元件向由运算部164运算出的电路基材上的位置装配；第二检测部168，检测根据基于装配指示部166的指示而元件装配装置24实际装配的电路基材上的位置与由运算部164运算出的电路基材上的位置之间的偏差量；及反馈部170，将由第二检测部168检测出的偏差量的一部分作为用于修正下次由运算部164运算出的电路基材上的位置的修正值而进行反馈。

这样，在本实施方式的元件安装机10中，能够将测定装配于电路基材的电子元件的装配位置的结果反映到下一个电子元件的安装中。

顺便说一下，在本实施方式中，顶棚相机26是“拍摄装置”的一个例子。校准用标记23a是“装置标记”的一个例子。

另外，顶棚相机26由一台以上的相机构成。

由此，能够提高对于被摄体的分辨率。

另外，顶棚相机26设置于元件安装机10的顶棚部。

由此，能够将包含电路基材在内的预定区域整体收入视野。

另外，基材输送保持装置22具备用于输送电路基材的传送导轨23，校准用标记23a设于传送导轨23上。

由此，因为在包含电路基材的预定区域内含有校准用标记23a及基材标记这两方，所以在拍摄数据中也包含校准用标记23a及基材标记这两方。并且，因为校准用标记23a及基材标记这两方因在元件安装机10进行电子元件的安装时等产生的振动而发生摆动，所以若基于校准用标记23a进行校准，基于从校准后的拍摄数据检测出的基材标记计算装配位置，则能够消除混入拍摄数据的摆动成分。

另外，元件安装机10还具有：第一判断部172，判断偏差量是否收敛于预定的范围内；及第二判断部174，在由第一判断部172判断为偏差量未收敛于预定的范围内的情况下，判断为在元件安装机10存在异常。

由此，能够自我判断元件安装机10的异常。

顺便说一下，装置寿命是“异常”的一个例子。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

(1)在上述实施方式中，校准用标记23a和基材标记均设有多个，其理由在于，也想要对方向进行确定。因此，若构成为能够通过一个标记例如形状来确定方向，则无需设置多个。

(2)在上述实施方式中，作为反馈偏差量，采用了所安装的电子元件的偏差量的1/2，但是不限于此，也可以采用1/4、1/6等其他值。但是，无法将偏差量全部设为反馈偏差量。其理由在于，如上所述，由于在计算偏差量时使用的拍摄数据中无论如何都包含基于顶棚相机26的读取误差，因此防止装配精度因该读取误差而变差。

(3)在上述实施方式中，在S20中，基于从拍摄数据检测出的基材标记来计算电路基材上的电子元件的装配位置，但是不限于此，也可以基于从拍摄数据检测出的焊盘来计算或者决定。

附图标记说明

10、元件安装机；22、基材输送保持装置；26、顶棚相机；30、元件供给装置；82、控制器；160、拍摄指示部；162、第一检测部；164、运算部；166、装配指示部；168、第二检测部；170、反馈部；172、第一判断部；174、第二判断部。

Claims (6)

1.一种元件安装机，具有：

基材输送保持装置，输送电路基材并将所述电路基材保持于预定位置；

元件装配装置，将由元件供给装置供给的电子元件向被保持于所述预定位置的所述电路基材上装配；

拍摄装置，能够将包含被保持于所述预定位置的所述电路基材在内的预定区域整体收于视野内；

拍摄指示部，指示所述拍摄装置对所述预定区域进行拍摄；

第一检测部，基于根据所述拍摄指示部的指示而拍摄到的拍摄数据，检测设于所述基材输送保持装置上的至少一个装置标记及设于所述电路基材上的至少一个基材标记；

运算部，基于由所述第一检测部检测出的所述装置标记对所述拍摄数据进行校准，并基于校准后的所述拍摄数据中包含的所述基材标记对装配所述电子元件的所述电路基材上的位置进行运算；

装配指示部，指示所述元件装配装置将所述电子元件向由所述运算部运算出的所述电路基材上的位置装配；

第二检测部，检测所述元件装配装置根据所述装配指示部的指示而实际装配的所述电路基材上的位置与由所述运算部运算出的所述电路基材上的位置之间的偏差量；及

反馈部，将由所述第二检测部检测出的所述偏差量的一部分作为用于修正下次由所述运算部运算出的所述电路基材上的位置的修正值而进行反馈。

2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中

所述拍摄装置由一台以上的相机构成。

3.根据权利要求1所述的元件安装机，其中

所述拍摄装置设置于所述元件安装机的顶棚部。

4.根据权利要求2所述的元件安装机，其中

所述拍摄装置设置于所述元件安装机的顶棚部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的元件安装机，其中，

所述基材输送保持装置具备用于输送所述电路基材的传送导轨，

所述装置标记设于所述传送导轨上。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的元件安装机，其中，

所述元件安装机还具有：

第一判断部，判断所述偏差量是否收敛于预定的范围内；及

第二判断部，在由所述第一判断部判断为所述偏差量未收敛于预定的范围内的情况下，判断为所述元件安装机中存在异常。