JP2005159176A - 電子部品実装機 - Google Patents

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東輔 河田
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Abstract

【課題】 吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出し、X方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出することができる電子部品実装機を提供する。
【解決手段】 電子部品実装機は、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズル61と、この吸着ノズル61に吸着されている電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置70と、この撮像装置70が吸着ノズル61に吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、吸着ノズル61の下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対のプリズム83,84からなるプリズムボックス80とを備えている。プリズム83は照明装置から採光窓85を介して入射した照明光をプリズム84に向けて反射して吸着ノズル61の下端に照射し、プリズム84は投影された吸着ノズル61の下端の像を出射手段86を介して撮像装置70に向けて反射する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、吸着ノズルによって電子部品を吸着して基板上に実装する電子部品実装機に関する。
従来から、電子部品実装機として、電子部品供給装置によって供給された電子部品を吸着ノズルによって吸着して所定の位置に位置決め固定された基板上に実装するものはよく知られている。このような電子部品実装機においては、吸着ノズル、この吸着ノズルを組み付けた装着ヘッドなど電子部品実装機を構成する構成部品の寸法誤差、および吸着ノズルの装着ヘッドへの組み付け誤差があるため、吸着ノズルの下端の高さがばらついていた。
したがって、吸着ノズルが電子部品を吸着する際に下降された吸着ノズルの下端位置は、吸着ノズルが電子部品を吸着する所定の吸着高さより高くなったり低くなったりしていた。高い場合には、吸着ノズルは電子部品の上面に到達していないので、電子部品をピックアップすることができず、また低い場合には、吸着ノズルは電子部品の上面に当接しさらに下降して押圧するので、電子部品を破壊、損傷し、また電子部品を弾き飛ばして吸着できないという問題があった。
また、吸着ノズルが電子部品を実装する際に下降された吸着ノズルの下端位置は、吸着ノズルが電子部品を吸着する所定の実装高さより高くなったり低くなったりしていた。高い場合には、吸着ノズルに吸着された電子部品は基板の上面に到達していないため同電子部品を基板の上方から放すので、電子部品を基板上面の実装位置に確実に実装することができず、また低い場合には、吸着ノズルに吸着された電子部品は基板の上面に当接しさらに吸着ノズルが下降して電子部品を押圧するので、電子部品を破壊、損傷し、また電子部品を弾き飛ばして実装できないという問題があった。
そこで、上述した各問題を解決するために、装着ヘッドに組み付けられた吸着ノズルの下端の高さを検出し、その検出結果に基づいて吸着ノズルの下降ストロークを修正して適正なストロークで電子部品を吸着したり実装したりすることができる各電子部品実装機が提案されている。
この提案された電子部品実装機の一形式として、吸着ノズルが電子部品に着地した際の吸着ノズルの下端部の高さを検出する高さ検出手段が設けられたものがある(特許文献1)。具体的には、特許文献1の図1および図2に示されているように、吸着ノズル3の下端部が電子部品Pの上面に着地すると、ガイド体21は、コイルばね22を圧縮しながら下降するので、着地子32はガイド体21から離れ電流計33に電流が流れなくなり、吸着ノズル3が電子部品Pの上面に着地したことが検出される。そこで、エンコーダ31により、その時のモータ30の回転数を検出することにより、吸着ノズル3が電子部品Pの上面に着地した際の吸着ノズル3の下降ストローク、すなわち吸着ノズル3の下降部の高さが検出される。
また他の一形式として、特許文献2の図5および図6に示されているように、装着ヘッド7の移動路に配設された装着ヘッド7のノズル下端部の高さの検出部80を備えたものがある(特許文献2)。具体的には、パルスモータ82を駆動してカム83を回転させると、カムフォロア84を介してカム82の周面に追随する支持板90は上方から下方へ下降し(図6実線及び鎖線参照)、ノズル8の下端部を検出する。そして検出器91,92がノズル下端部を検出するまでパルスモータ82を駆動するのに要したパルスの数が、ノズル下端部の高さを表わす検出信号としてコンピュータ59に入力される。
しかし、上述した特許文献1に記載の電子部品実装機においては、高さ検出手段としての着地子32および電流計33を余分に設けているため、その分装置のコストが上昇するという問題があった。また特許文献2に記載の電子部品実装機においても、吸着ノズル下端部の高さの検出部80を認識装置13(吸着ノズル8の下端部に吸着された電子部品Cのノズル8の軸心線に対するX方向、Y方向およびQ方向のずれを検出するもの)とは別に設けているため、その分装置のコストが上昇するという問題があった。
そこで、コスト上昇を抑制して吸着ノズルの下端の高さを検出する電子部品実装機が提案されている(特許文献3)。具体的には、特許文献3の図3に示されているように、ヘッドユニット5の下端部には、光学的検知手段を構成するレーザーユニット31が取付けられている。このレーザーユニット31は、吸着ノズル21を昇降させて吸着ノズル先端がレーザーユニット31に対応する位置となったときのノズル高さである基準ノズル高さを検出するだけでなく、ノズル径を検出するための手段とチップ部品20の投影幅を検出する手段とを兼ねるものであり、吸着ノズル21を挾んで相対向するレーザー発生部(平行光線の照射部)31aとディテクタ(受光部)31bとを有し、ディテクタ31bはCCDからなっている。
しかし、前述した特許文献3に記載の電子部品実装機においては、吸着ノズルの下端の水平方向の投影に基づいて吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができるが、電子部品の種類によってはX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出することができない場合があった。
そこで、X方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出するために、X方向、Y方向およびQ方向のずれを検出する際には吸着ノズルに吸着された電子部品を下方から撮像する撮像装置が備えられた電子部品実装機が考案されている。
特開平4−146698号公報(第2、3頁、図1、図2) 特開平8−288696号公報(第3頁、図5、図6) 特開平6−104596号公報(第5−9頁、図3、図6−8、図15,16)
前述した電子部品実装機においては、X方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出することができるが、吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができないというおそれがあった。
そこで、本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出し、X方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出することができる電子部品実装機を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、この吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置と、この撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、この照明装置からの照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する吸着ノズル下端撮像用光学系を備えたことである。
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、吸着ノズル下端撮像用光学系は、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射することである。
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、この基板搬送装置上に基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、基台に対しX方向およびY方向の2方向に移動可能に支持されて吸着ノズルを有する装着ヘッドと、この装着ヘッドに吸着ノズルに隣設されて吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を下向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、装着ヘッドの下方に配置されて撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、装着ヘッドと撮像装置の下方に配置されて入射した吸着ノズルに吸着されている電子部品の像を撮像装置の撮像口に向けて反射する電子部品撮像用光学系と、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系を電子部品撮像用光学系に並設し、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射し、吸着ノズル下端撮像用光学系に一方の反射体の前段に配置されて照明装置からの照明光を取り入れて一方の反射体に導く採光手段を設け、吸着ノズル下端撮像用光学系に他方の反射体の後段に配置されて同他方の反射体から反射された吸着ノズルの下端の像を撮像装置の撮像口に放射する出射手段を設けたことである。
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、この基板搬送装置上に基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、基台に対しX方向およびY方向の2方向に移動可能に支持されて吸着ノズルを有する装着ヘッドと、装着ヘッドの下方に配置されて吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を上向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、装着ヘッドの下方に配置されて撮像装置が吸着ノズルに吸着されている電子部品を撮像する際に電子部品を照明する照明装置と、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系とを備え、この吸着ノズル下端撮像用光学系を吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射することである。
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、吸着ノズル下端撮像用光学系が照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1において、吸着ノズル下端撮像用光学系は、吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、一方の反射体は照明装置から入射した照明光を他方の反射体に向けて反射して吸着ノズルの下端に照射し、他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて反射するので、簡単な構成にて照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射することができる。
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、吸着ノズル下端撮像用光学系の採光手段は照明装置からの照明光を取り入れて一方の反射体に導き、この一方の反射体は照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、吸着ノズル下端撮像用光学系の他方の反射体は投影された吸着ノズルの下端の像を出射手段に反射し、出射手段は吸着ノズルの下端の像を撮像装置の撮像口に放射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、吸着ノズルの下端の高さを検出する際には、吸着ノズル下端撮像用光学系を吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、その後、吸着ノズル下端撮像用光学系が照明装置から入射した照明光を吸着ノズルの下端に照射し、投影された吸着ノズルの下端の像を撮像装置に向けて出射する。これにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置は吸着ノズルの下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズルの下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズルに吸着されている電子部品の吸着状態を撮像する撮像装置を利用して吸着ノズルの下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。
a)第1の実施の形態
以下、本発明による電子部品実装機の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は電子部品実装機10の概略を示す上面図である。電子部品実装機10の基台11上には、基板SをX方向に搬送する基板搬送装置20が設けられている。
基板搬送装置20は、基板SをX軸方向(図1において左右方向)に搬送するものであり、基台10上に組み付けられた第1および第2コンベヤベルト21,22を備えている。第1および第2コンベヤベルト21,22は搬送方向(X軸方向)に延在しかつ互いに平行に対向して配置されており、基板Sを搬送方向に搬送する。また、基板搬送装置20には、第1および第2コンベヤベルト21,22に互いに平行に設けられた一対のガイドレール(図示省略)が並設されている。これらガイドレールは基板Sを搬送方向に案内する。また、基板搬送装置20には実装位置(図1に示す基板Sの位置)まで搬送された基板Sを押し上げてクランプするクランプ装置23が備えられている。これにより、基板Sは基板搬送装置20上に搬入され実装位置まで搬送され、その位置に位置決め固定され、電子部品Pの実装終了後に搬出される。
基台11上には、基板搬送装置20を挟んでX軸方向と直交するY軸方向の両側に部品供給装置30が設けられている。部品供給装置30は着脱可能な多数のカセット式フィーダ(部品供給カセット)31を並設してなるものであり、基板Sに実装される電子部品Pを供給するものである。カセット式フィーダ31は、本体31aと、本体31aの後部に設けた供給リール31bと、本体31aの先端に設けた部品取出部31cを備えている。供給リール31bには電子部品Pが所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持され、このテープがスプロケットにより所定ピッチで引き出され、電子部品Pが封入状態を解除されて部品取出部31cに順次送り込まれるようになっている。なお部品供給装置30は、カセット式のものだけでなくトレイ上に電子部品Pが並べられているトレイ式のものもある。
基台11上にはX軸方向に延びる一対のガイドレール(図2参照。図2において一方のガイドレール12を示す。)が基板搬送装置20を挟んで対向されて平行に設けられ、X軸スライド40が両ガイドレール12に摺動可能に係合されたガイドブロック13上に取り付けられている。X軸スライド40は、部品供給装置30によって供給される電子部品Pを吸着して基板S上に実装する吸着ノズル61(後述する)が設けられたY軸スライド50がY軸方向に摺動可能に組み付けられたものである。このX軸スライド40は、その下部に固定された一対のナット(図示省略)が基台11上に軸回りに回転自在にそれぞれ軸架されて前述したガイドレール12の直上に配置された一対のボールねじ14,14にねじ係合されたものであり、両ボールねじ14の一端に出力軸が連結された各X軸駆動用モータ15が同期駆動されると、ボールねじ14の回転によってX軸スライド40がガイドレール12上をX軸方向に沿って往復動する。X軸スライド40の移動範囲は、吸着ノズル61が全ての部品供給装置30から電子部品Pをピックアップできるように少なくとも部品供給装置30の幅より長くなるようになっている。
X軸スライド40の右側面には、主として図2に示すように、Y軸方向に延びる一対のガイドレール41,41が平行に設けられ、Y軸スライド50が両ガイドレール41,41に摺動可能に係合されたガイドブロック42の右側面に取り付けられている。このY軸スライド50は、その左側面に固定されたナット51がX軸スライド40の右側面に軸回りに回転自在にそれぞれ軸架されたボールねじ43にねじ係合されたものであり、ボールねじ43の一端にギヤ44,45を介して出力軸が連結されたY軸駆動用モータ46が駆動されると、ボールねじ43の回転によってY軸スライド50がガイドレール41上をY軸方向に沿って往復動する。Y軸スライド50の移動範囲は、吸着ノズル61が両側の部品供給装置30から電子部品Pをピックアップできるように少なくとも部品供給装置30の両部品取出部31c,31c間距離より長くなるようになっている。
Y軸スライド50には、吸着ノズル61が組み付けられた装着ヘッド60、吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を下方から撮像する撮像装置70、および基板Sに設けられた基準マークを撮像するCCDカメラ79が設けられている。
装着ヘッド60は、円柱状に形成された回転体62を備えている。回転体62は、Y軸スライド50の回転体支承部52に水平に回転自在に支承されている。回転体62の上端面にはギヤ62aが設けられ、このギヤ62aに噛合するギヤ(図示省略)を出力軸に固定した回転体回転モータ(図示省略)が駆動されると、回転体62が軸線回りに間欠的に回転する。なお回転体回転モータはY軸スライド50に取り付けられている。また、回転体62には上端部および下端部がそれぞれ上端面および下端面から突出する複数(本実施の形態においては8本)の吸着ノズル61が回転体62の軸線方向に沿って(すなわち上下方向に)摺動可能に組み付けられている。これら吸着ノズル61は回転体62の軸線に平行、かつ、同軸線と同心の一円周上に沿って等角度間隔に配置されている。
装着ヘッド60は、所望の吸着ノズル61を昇降させる吸着ノズル昇降機構63を備えている。吸着ノズル昇降機構63は、Y軸スライド50のスリーブ支承部53に回転体62と同軸に回転自在に支承されたスリーブ64を備えている。スリーブ64の下端にはギヤ64aが設けられ、このギヤ64aに噛合するギヤ(図示省略)を出力軸に固定したスリーブ回転モータ(図示省略)が駆動されると、スリーブ64が軸線回りに間欠的に回転する。なおスリーブ回転モータはY軸スライド50に取り付けられている。
スリーブ64内には、このスリーブ64と一体回転する回転軸65が上下方向に摺動可能に組み付けられている。回転軸65の上端部および下端部は、スリーブ64の上端および下端からそれぞれ突出している。回転軸65の上端部には、スリーブ支承部53とその上に設けられたポート形成部54との間に軸架されたボールねじ66にねじ係合するナット67aに連結された係合アーム67bの基端部が固定されている。ボールねじ66の上端に固定されたプーリ66aには、回転軸昇降用モータ(図示省略)の出力軸に固定されたプーリ(図示省略)に張架されたベルト66bが張架されており、回転軸昇降用モータが駆動すると、ボールねじ66が回転されてナット67aが昇降しこれに伴って回転軸65が昇降しひいては当接体68bが昇降する。また、回転体62の下端部には円盤68aが同軸に固定され、円盤68aの下面周縁部には当接体68bが固定されている。当接体68bは吸着ノズル61とこの吸着ノズル61に対応する一対のスプールバルブ69aを1セットとして下降させるものである。
当接体68bが所望の吸着ノズル61の上方に位置決めされて下降されると、吸着ノズル61に当接し、吸着ノズル61は上方に付勢するように内部に配設されたコイルスプリング(図示省略)のばね力に抗して下方に押圧され、吸着位置(または装着位置。図2で2点鎖線にて示す。)まで下降される。一方、当接体68bが上昇されると、前述したコイルスプリングの付勢力により当接体68bの上昇に伴って元の高さ(図2で実線にて示す。)まで上昇する。
なお、吸着ノズル61は、負圧の供給により電子部品Pを吸着し、負圧の供給が絶たれるとともに、正圧が供給されて電子部品Pを解放する。そのため、吸着ノズル61には、上端および下端がそれぞれポート形成部54および回転体62に接続されて回転体62内に同軸に嵌入された通路形成部材65a内に形成されてポート形成部54の各ポート(図示省略)に連通する空気通路(図示省略)を通って負圧および正圧が供給され、スプールバルブ69aから構成される切換バルブ装置69により吸着ノズル61への負圧および正圧の各供給,遮断の切換えが行われる。
撮像装置70は、図2および図3に示すように、CCDカメラ71と反射装置72とから構成されており、装着ヘッド60に隣接してY軸スライド50に取り付けられている。CCDカメラ71は取込口71a(入射口)を上方に向けて反射装置72のケーシング72aの一側面(底面)に取り付けられている。この一側面にはCCDカメラ71の取込口71aに並設して撮像口としての開口72bが形成されている。ケーシング72a内には台形状に形成されたプリズム72cが反射面であるその2つの傾斜面72c1,72c2をCCDカメラ71の取込口71aおよび開口72bに対向させて配設されている。一方の傾斜面72c1は開口72bから入射した光を他方の傾斜面72c2に向けて反射し、他方の傾斜面72c2は一方の傾斜面72c1から入射した光をCCDカメラ71の取込口71aに反射するようになっている。これにより、開口72bから入射した光は2つの傾斜面72c1,72c2にてそれぞれ反射されてCCDカメラ71の取込口71aに入射する。
X軸スライド40には、図2に示すように、装着ヘッド60と撮像装置70の下方に配置されて入射した吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの像を撮像装置70の撮像口72bに向けて反射する電子部品撮像用光学系としてのプリズム73(本実施の形態においては2つ)が取付ブラケット74を介して組み付けられている。このプリズム73は、図1に示すように、Y軸スライド50すなわち装着ヘッド60の通過経路の直下であってかつ基板搬送装置20と部品供給装置30の間に位置するように配置されている。プリズム73は台形状に形成されており、2つの傾斜面73a,73bを有している。これらの傾斜面73a,73bは反射面として機能し、装着ヘッド60がこのプリズム73の真上に移動され位置決めされた時に、複数の吸着ノズル61および撮像装置70の撮像口72bにそれぞれ対向するようになっている。
さらにX軸スライド40には、プリズム73上であって吸着ノズル61が対向する反射面73aの上方に配置されて電子部品Pを下方から照明する照明装置75が取付ブラケット76を介して取り付けられている。この照明装置75は装着ヘッド60の下方に配置されて撮像装置70が吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pを撮像する際に電子部品Pを照明するものである。この照明装置75は環状の光源75aを有しており、この光源75aの中央には方形状の貫通窓75bが形成されている(図4参照)。照明装置75によって照明された吸着ノズル61または吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの像は、照明装置75の貫通窓75bを通過してプリズム73の一方の傾斜面73aに入射し、入射した像は一方の傾斜面73aにて他方の傾斜面73bに向けて反射され、そして他方の傾斜面73bにて撮像装置70の撮像口72bに向けて反射され、撮像装置70によって撮像される。
さらにX軸スライド40には、図2および図4に示すように、吸着ノズル61の下端を撮像するための吸着ノズル下端撮像用光学系としてのプリズムボックス80がプリズム73に並設して取り付けられている。このプリズムボックス80は、図5および図6に示すようにハウジング81を備えている。ハウジング81の上面には上方に開口して吸着ノズル61の下端が入出可能な凹部82が形成されている。ハウジング81にはこの凹部82を挟んで一対の反射体としてのプリズム83,84が反射面83a,84aを対向させて配置され取り付けられている。一方のプリズム83は照明装置75から入射した照明光を他方のプリズム84に向けて反射して凹部82内に位置決め固定された吸着ノズル61の下端に照射し、他方のプリズムは投影された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置70に向けて反射するものである。
ハウジング81の一側面には、図5および図6に示すように、採光手段としての採光窓85が照明装置75の側面に設けた照明窓75cに面して設けられている。採光窓85は一方のプリズム83の前段にこのプリズム83の反射面83aに対向して配置されて照明装置75からの照明光を取り入れて一方のプリズム83に導くものである。さらに、ハウジング81には、他方のプリズム84の後段に配置されて同他方のプリズム84から反射された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置70の撮像口72bに放射する出射手段86が設けられている。出射手段86は、ハウジング81内に取り付けられた2つのプリズム86a,86bと、ハウジング81の上面に設けられた出射窓86cとから構成されている。プリズム86aはその反射面86a1を他方のプリズム84の反射面84aに対向して配置され、プリズム86bはその反射面86b1をプリズム86aの反射面86a1および出射窓86cにそれぞれ対向して配置されている。出射窓86cは、吸着ノズル61が凹部82内に位置決めされたときに撮像装置70の撮像口72bの真下に位置するように配置されており、そのときプリズム86bの反射面86b1、出射窓86cおよび撮像口72bが一直線上に並ぶようになっている。これにより、他方のプリズム84から反射された吸着ノズル61の下端の像は、2つのプリズム86a,86bにてそれぞれ反射されて出射窓86cを通って放射され、撮像装置70の撮像口72bに入射される。
そして、撮像装置70は図示しない制御装置に接続されており、撮像装置70によって撮像された吸着ノズル61の下端の像は制御装置に送られ、制御装置は撮像結果に基づいて吸着ノズル61の下端の基準位置から高さを演算する。この高さの算出方法としては、吸着ノズル61を基準線と合わせて撮像しその基準線との距離に基づいて算出したり、吸着ノズル61を画像フレームと比較して算出したりする方法が挙げられる。
上述した説明から理解できるように、この第1の実施の形態においては、プリズムボックス80の採光窓85は照明装置75からの照明光を取り入れて一方のプリズム83に導き、この一方のプリズム83は照明装置75から入射した照明光を凹部82内に位置決めされた吸着ノズル61の下端に照射し、他方のプリズム84は投影された吸着ノズル61の下端の像を出射手段86に反射し、出射手段86は吸着ノズル61の下端の像を撮像装置70の撮像口72bに放射する。これにより、吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を撮像する撮像装置70は吸着ノズル61の下端の像も撮像することができる。そしてこの撮像結果に基づいて吸着ノズル61の下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を撮像する撮像装置70を利用して吸着ノズル61の下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズルの下端の高さを精度よく検出することができる。
また、吸着ノズル下端撮像用光学系180(プリズムボックス)は、吸着ノズル61の下端を挟んで反射面83a,84aを対向させて配置された一対のプリズム83,84からなり、一方のプリズム83は照明装置75から入射した照明光を他方のプリズム84に向けて反射して吸着ノズル61の下端に照射し、他方のプリズム84は投影された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置70に向けて反射するので、簡単な構成にて照明装置75から入射した照明光を吸着ノズル61の下端に照射し、投影された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置70に向けて出射することができる。
b)第2の実施の形態
以下、本発明による電子部品実装機の第2の実施の形態について図7を参照して説明する。図7は電子部品実装機10のX軸スライド40およびY軸スライド50を示す正面図である。第1の実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
上述した第1の実施の形態においては、撮像装置70を装着ヘッド60に隣接させてY軸スライド50に取り付けるようにしたが、撮像装置170をY軸スライド50ではなくX軸スライド40に取り付けるようにしてもよい。この場合、プリズム73が取り付けられていた場所に撮像装置170を取り付ければよい。撮像装置170は装着ヘッド60の下方に配置されて吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を上向きに開口した撮像口170aから撮像するものである。撮像装置170はCCDカメラから構成されており、CCDカメラ170は取込口170a(撮像口)を上方に向けて取付ブラケット171を介してX軸スライド40に取り付けられている。なお、基板の基板マークを撮像するCCDカメラ79はY軸スライド50のスリーブ支承部53に取り付けられている。
撮像装置170の上方に取込口170aを囲むように配置された環状の光源(図示省略)を有する照明装置175が取付ブラケット171を介してX軸スライド40に取り付けられている。照明装置175は装着ヘッド60の下方に配置されて撮像装置170が吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pを撮像する際に電子部品Pを照明するものである。これにより、照明装置175によって照明された吸着ノズル61または吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの像は、照明装置175の光源の中央を通過して撮像装置170の撮像口170aに入射し、撮像装置170によって撮像される。
さらに、X軸スライド40には、吸着ノズルの下端を撮像するための吸着ノズル下端撮像用光学系としてのプリズムボックス180が、吸着ノズル61と撮像装置170との間に水平に後退可能に取り付けられている。このプリズムボックス180はハウジング181を備えており、ハウジング181の上面には上方に開口して吸着ノズル61の下端が入出可能な凹部182が形成されている。ハウジング181にはこの凹部82を挟んで一対の反射体としてのプリズム183,184が反射面183a,184aを対向させて配置され取り付けられている。一方のプリズム183は照明装置175から入射した照明光を他方のプリズム184に向けて反射して凹部182内に位置決め固定された吸着ノズル61の下端に照射し、他方のプリズム184は投影された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置170に向けて反射するものである。
上述した第2の実施の形態においては、吸着ノズル61の下端の高さを検出する際には、プリズムボックス180を吸着ノズル61と撮像装置170との間に後退可能に位置決め固定し、その後、プリズムボックス180が照明装置175から入射した照明光を吸着ノズル61の下端に照射し、投影された吸着ノズル61の下端の像を撮像装置170に向けて出射する。これにより、吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を撮像する撮像装置170は吸着ノズル61の下端の像も撮像することができる。そして第1の実施の形態と同様にこの撮像結果に基づいて吸着ノズル61の下端の高さを検出することができる。したがって、吸着ノズル61に吸着されている電子部品Pの吸着状態を撮像する撮像装置170を利用して吸着ノズル61の下端の高さも検出することができるので、コスト増を招くことなくX方向、Y方向およびQ方向のずれを正確かつ確実に検出し、さらに吸着ノズル61の下端の高さを精度よく検出することができる。
なお上述した第2の実施の形態においては、撮像装置170と照明装置175をX軸スライド40に取り付けるようにしたが、基台11の所定場所(X軸スライドの移動に障害とならない場所)に取り付けるようにしてもよい。
また上述した各実施の形態においては、各光学系をプリズムにて構成するようにしたが、これに代えて反射鏡にて構成するようにしてもよい。
本発明の一実施の形態に係る電子部品実装機の概略を示す上面図である。 図1に示す電子部品実装機のX軸スライドおよびY軸スライドを示す正面図である。 図2に示す撮像装置、照明装置およびプリズムを示す側面図である。 図1に示すプリズム、照明装置およびプリズムボックスを示す拡大上面図である。 図4に示すプリズムボックスの正面図である。 図4に示すプリズムボックスの上面図である。 本発明の変形例に係る電子部品実装機のX軸スライド、Y軸スライド、照明装置、撮像装置およびプリズムボックスを示す正面図である。
符号の説明
10…電子部品実装機、11…基台、20…基板搬送装置、23…クランプ装置、60…装着ヘッド、61…吸着ノズル、70,170…撮像装置、72b,170a…撮像口、73…プリズム(電子部品撮像用光学系)、75,175…照明装置、80,180…プリズムボックス(吸着ノズル下端撮像用光学系)、82…凹部、83,84,183,184…プリズム(反射体)、85…採光窓、86…出射手段、P…電子部品、S…基板。

Claims (4)

  1. 電子部品を吸着して基板上に実装する吸着ノズルと、該吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を下方から撮像する撮像装置と、該撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、該照明装置からの照明光を前記吸着ノズルの下端に照射し、投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて出射する吸着ノズル下端撮像用光学系を備えたことを特徴とする電子部品実装機。
  2. 請求項1において、前記吸着ノズル下端撮像用光学系は、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなり、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射することを特徴とする電子部品実装機。
  3. 基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置上に前記基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して前記基板上に実装する吸着ノズルと、前記基台に対しX方向およびY方向の2方向に移動可能に支持されて前記吸着ノズルを有する装着ヘッドと、該装着ヘッドに前記吸着ノズルに隣設されて前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を下向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、前記装着ヘッドと撮像装置の下方に配置されて入射した前記吸着ノズルに吸着されている電子部品の像を前記撮像装置の撮像口に向けて反射する電子部品撮像用光学系と、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系を前記電子部品撮像用光学系に並設し、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射し、前記吸着ノズル下端撮像用光学系に前記一方の反射体の前段に配置されて前記照明装置からの照明光を取り入れて前記一方の反射体に導く採光手段を設け、前記吸着ノズル下端撮像用光学系に前記他方の反射体の後段に配置されて同他方の反射体から反射された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置の撮像口に放射する出射手段を設けたことを特徴とする電子部品実装機。
  4. 基台に設けられて基板の搬入・搬出を行う基板搬送装置と、該基板搬送装置上に前記基板を位置決め支持するクランプ装置と、電子部品を吸着して前記基板上に実装する吸着ノズルと、前記基台に対しX方向およびY方向の2方向に移動可能に支持されて前記吸着ノズルを有する装着ヘッドと、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品の吸着状態を上向きに開口した撮像口から撮像する撮像装置と、前記装着ヘッドの下方に配置されて前記撮像装置が前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を撮像する際に前記電子部品を照明する照明装置と、前記吸着ノズルの下端を挟んで反射面を対向させて配置された一対の反射体からなる吸着ノズル下端撮像用光学系とを備え、該吸着ノズル下端撮像用光学系を前記吸着ノズルと撮像装置との間に後退可能に位置決め固定し、前記一方の反射体は前記照明装置から入射した照明光を前記他方の反射体に向けて反射して前記吸着ノズルの下端に照射し、前記他方の反射体は投影された前記吸着ノズルの下端の像を前記撮像装置に向けて反射することを特徴とする電子部品実装機。
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