JP2006228905A - 表面部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着ノズルに保持された部品を撮像する際に使用するミラーユニットの縦方向の寸法ｕを短くすることにより、吸着ノズルのＺストロークを短くし、電子部品の搭載精度を向上させる。
【解決手段】吸着ノズル９により吸着保持した部品Ｐを、認識用カメラ１０により撮像して画像認識した後、該部品を基板３面の所定位置に搭載する表面部品搭載装置において、前記吸着ノズル９の下方に配置可能であると共に、該ノズルの下端に保持された部品Ｐを反射する、前記基板面に対して４５°未満に傾斜された第１ミラー１１と、該第１ミラーによる部品の反射像を反射する中継ミラー１５と、該中継ミラーによる部品の反射像を、前記カメラ１０の受光部１０ａに反射させる第２ミラー１２とを有するミラーユニット１４を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面部品搭載装置に係り、特に電子部品等をプリント基板やセラミック基板等の表面に搭載する前に、該部品を画像認識する際に適用して好適な表面部品搭載装置に関する。

一般に、電子部品をプリント基板等の配線基板に搭載するために表面部品搭載装置が用いられている。図３には、その一例について概要を示す。

この図に示される表面部品搭載装置は、基台１の中央部にＸ方向に搬送路２が配設されている。この搬送路２は、基板保持部を兼ねており、配線基板３をＸ方向に搬送すると共に、その上の所定位置に位置決めし保持する。

又、この搬送路２の両側には、電子部品の供給部４が配置され、各供給部４には多数台のパーツフィーダ５が並設されている。これらパーツフィーダ５は、テープに保持された電子部品を収納し、このテープを長さ方向に送ることにより電子部品を順次ピックアップ位置に供給する。

又、この表面部品搭載装置はＸ軸フレーム６を有し、該フレーム６には電子部品の装着ヘッド７がＸ軸方向に移動自在に取付けられている。このＸ軸フレーム６は、その両端部がＹ軸フレーム８ａ及び８ｂに架設され、Ｙ軸方向に移動自在に支持されている。又、装着ヘッド７及びＸ軸フレーム６は、それぞれ図示しないＸ軸モータ及びＹ軸モータにより駆動され、Ｘ軸及びＹ軸の各方向にそれぞれ移動自在になっている。

これによって装着ヘッド７は、ＸＹ方向に任意に移動可能であり、下端部に装着された吸着ノズルにより、パーツフィーダ５のピックアップ位置から電子部品を吸着して基板３の表面上に搭載する。

このように吸着ノズルにより吸着保持された電子部品を基板上の目標位置に正確に搭載するために、ピックアップした該部品をカメラにより撮像し、画像認識することが行なわれている。

この画像認識については、図４に模式的に示すように、上下動可能な吸着ノズル９の下端に保持された部品Ｐを、該ノズル９と実質的に平行に配されたカメラ１０により、該ノズル９の下方に配された基板３の面に対して４５°の角度で傾斜されている第１ミラー１１と、該ミラー１１と対向配置された第２ミラー１２とを介して、撮像するものが、例えば特許文献１に開示されている。

ところで、表面部品搭載装置においては、吸着ノズル９により保持した上記部品ＰをＸＹ方向に移動させ、基板３上の目標位置に位置決めした後、図中Ｈで示すＺストローク分だけノズル９を下降させて部品の搭載を行なうが、このＺストロークＨは、次の理由により極力小さくすることが好ましい。

（１）部品Ｐを位置決めされた位置に搭載する場合、吸着ノズル９をガイド１３で垂直下方に案内して下降させることになるが、該ノズル９の下降動作には機械的な誤差に起因する位置ずれが発生する可能性があり、この位置ずれはＺストロークＨが大きいほど大きくなる。

（２）ＺストロークＨが大きいほど、部品Ｐを基板３上に当接させるまでに必要なガイド１３からノズル９の先端までの長さが長くなり、それだけノズル（シャフト）の剛性が低下することになるので、搭載時に部品が静止するまでに時間がかかり、搭載誤差が生じる原因となる。

（３）カメラ１０を基板上の基準マークを撮像する基板認識用としても利用する場合、Ｚストロークが大きいために該カメラ１０から基板３までの距離が長くなると、撮像される基準マークに光学的なずれが発生し易くなり、結果として搭載誤差の原因となる。

特開平６−２１６９３号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されているように、吸着ノズルの下方に位置する第１ミラーの反射像を対向する位置に配設した第２ミラーでカメラの受光部に反射させるようにしたミラーユニット１４を使って、該カメラ１０により撮像して部品認識を行なう場合、ＺストロークＨはミラーユニット１４の縦方向の寸法ｕに大きく依存するため、この寸法ｕを削減することが望まれていた。なお、図中α₁、α₂は、基板上の部品Ｐやノズルに保持された部品Ｐがミラーユニットと干渉しないようにする余裕代である。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ミラーユニットの縦方向の寸法を短くすることにより、吸着ノズルのストロークを短くし、電子部品の搭載精度を大幅に向上させることができる表面部品搭載装置を提供することを課題とする。

本発明は、吸着ノズルにより吸着保持した部品を、認識用カメラにより撮像して画像認識した後、該部品を基板面の所定位置に搭載する表面部品搭載装置において、前記吸着ノズルの下方に配置可能であると共に、該ノズルの下端に保持された部品を反射する、前記基板面に対して４５°未満に傾斜された第１ミラーと、該第１ミラーによる部品の反射像を反射する１以上の中継ミラーと、該中継ミラーによる部品の反射像を、前記カメラの受光部に反射させる第２ミラーとを有するミラーユニットを備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記カメラが、基板上の基準マークを撮像する基板認識に兼用されるようにしてもよい。

本発明は、又、前記カメラが、前記吸着ノズルを装着する装着ヘッドを支持し、Ｘ方向に移動させるＸ軸フレームに対して、該装着ヘッドと反対側に設置されているようにしてもよい。

本発明は、又、前記カメラが、前記吸着ノズルを装着する装着ヘッドを支持し、Ｘ方向に移動させるＸ軸フレームに対して、該装着ヘッドと同側に設置されているようにしてもよい。

本発明によれば、部品認識時の撮像に使用するミラーユニットにおいて、吸着ノズルに保持された部品の下方に位置する第１ミラーを、基板面に対して４５°未満に配置するようにしたので、ミラーユニットの縦方向長さを従来より小さくすることができ、結果として部品認識後に搭載のために下降させる吸着ノズルのＺストロークを短縮することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る第１実施形態の表面部品搭載装置の要部を模式的に示すＸ方向から見た正面図である。

本実施形態の表面部品搭載装置は、後述するミラーユニットを除き、全体構成の概要は、前記図３及び図４に示したものと実質的に同一であるので、同一の部材には同一の符号を使用し、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、Ｘ軸フレーム６により支持され、Ｘ方向に案内駆動される二点鎖線で示す装着ヘッド７に吸着ノズル９が装着されており、該ノズル９の下端には電子部品Ｐが吸着保持されるようになっている。

又、Ｘ軸フレーム６に対して、装着ヘッド７の反対側には認識用カメラ１０が設置されている。このカメラ１０は、吸着ノズル９と実質上平行に配置され、その受光部を下方に向けている。

又、吸着ノズル９に近接する位置にはミラーユニット１４が配置されている。このミラーユニット１４には、前記吸着ノズル９の下方に、該ノズル９の下端に保持されている部品Ｐを反射する、前記基板面に対して４５°未満に傾斜された第１ミラー１１と、該第１ミラー１１による部品の反射像を反射する中継ミラー１５と、該中継ミラー１５による部品の反射像を、前記カメラ１０の受光部１０ａに反射させる第２ミラー１２とを有している。

ここでは、図示はしないが第１ミラー１１の上方のユニット部分は開放されている。又、第１、第２ミラー１１、１２が共にハーフミラーで構成され、第１ミラー１１の下方には部品Ｐを照射するＬＥＤからなる照明１６が配設されている。なお、環境照明が十分な場合には、照明１６は無くてもよく、その場合は、第１ミラー１１はハーフミラーでなくともよい。

又、第２ミラー１２の下方のユニット部には孔１４ａが設けられ、その周囲に配設されているリング状の照明１７により基板３上の基準マークＭを照明するようになっている。即ち、前記カメラ１０が、基板３上の基準マークＭの位置認識を行なう基板認識に兼用されるようになっている。

本実施形態では、認識用カメラ１０がミラーユニット１４に一体的に固定され、部品Ｐの画像認識が終了した後は、カメラ１０及びミラーユニット１４は図示しない駆動手段によりＸ軸方向に沿って、吸着ノズル９に保持されている部品Ｐと干渉しない位置に移動され、その後吸着ノズル９が下降され、部品Ｐの搭載が実行される。

以上詳述した本実施形態によれば、ミラーユニット１４が有する第１ミラー１１を基板面に対して４５°より小さい傾斜角、例えばθ＝３０°になるように配置するようにしたので、カメラ１０により画像認識する際の部品Ｐの保持高さを低くすることが可能となることから、部品搭載時のＺストロークＨを短くすることが可能となり、部品搭載精度を向上することが可能となる。

この場合、第１ミラー１１の傾斜角θは、１０°以上であることが好ましい。当然の如く、本発明では第１ミラー１１の傾斜角θは０°を含まないことは次のことから明白である。対象部品は垂直に置かれているため、０°の場合は対象部品の鏡映像は対象部品の方向に向かい、中継ミラー１５には向かわないためである。

また、同様に対象部品の鏡映像が対象部品自身と重なって遮断されないようにするためにはθは１０°以上であることが好ましい。但し、レイアウトの工夫で、θが０°でないかぎり本発明は成立する。

図２には、本発明に係る第２実施形態の表面部品搭載装置の要部を模式的に示す。但し、この図には、Ｘ軸フレーム６に直交する方向（Ｙ方向）から見た状態を示してある。

本実施形態では、Ｘ軸フレーム６に対して認識用カメラ１０が装着ヘッド７と同じ側に配置され、しかもアーム７ａを介して装着ヘッド７に直結され、一体で移動するようになっている。

従って、ミラーユニット１４は、第１ミラー１１、中継ミラー１５及び第２ミラー１２の配置方向が、前記第１実施形態の場合に対して９０°変更されている。又、ミラーユニット１４は、カメラ１０から分離されており、画像認識後はＸ方向（又はＹ方向）に図示しない駆動手段により移動可能になっている。

従って、本実施形態によっても、同様に部品搭載時の吸着ノズル９のＺストロークＨを短くすることが可能となり、搭載精度を向上することが可能となる。

なお、前記実施形態では、中継ミラー１５が１枚である場合を示したが、これに限定されず、最終的に第２ミラーにより部品Ｐの画像がカメラ１０により撮像できるようであれば任意である。

又、部品搭載直前にミラーユニット１４を移動させる場合を示したが、装着ヘッド（ノズル）の方を移動させるようにしてもよい。

本発明に係る第１実施形態の表面部品搭載装置の要部を模式的に示す正面図 本発明に係る第２実施形態の表面部品搭載装置の要部を模式的に示す側面図 表面部品搭載装置全体の概要を示す斜視図 従来の表面部品搭載装置の特徴を模式的に示す説明図

符号の説明

１…基台
２…搬送路
３…配線基板
４…供給部
５…パーツフィーダ
６…Ｘ軸フレーム
７…装着ヘッド
８…Ｙ軸フレーム
９…吸着ノズル
１０…認識用カメラ
１１…第１ミラー
１２…第２ミラー
１３…ノズルガイド
１４…ミラーユニット
１５…中継ミラー
Ｐ…部品
Ｍ…基準マーク

Claims (4)

1. 吸着ノズルにより吸着保持した部品を、認識用カメラにより撮像して画像認識した後、該部品を基板面の所定位置に搭載する表面部品搭載装置において、
   前記吸着ノズルの下方に配置可能であると共に、該ノズルの下端に保持された部品を反射する、前記基板面に対して４５°未満に傾斜された第１ミラーと、
   該第１ミラーによる部品の反射像を反射する１以上の中継ミラーと、
   該中継ミラーによる部品の反射像を、前記カメラの受光部に反射させる第２ミラーとを有するミラーユニットを備えたことを特徴とする表面部品搭載装置。
2. 前記カメラが、基板上の基準マークを撮像する基板認識に兼用されることを特徴とする請求項１に記載の表面部品搭載装置。
3. 前記カメラが、前記吸着ノズルを装着する装着ヘッドを支持し、Ｘ方向に移動させるＸ軸フレームに対して、該装着ヘッドと反対側に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面部品搭載装置。
4. 前記カメラが、前記吸着ノズルを装着する装着ヘッドを支持し、Ｘ方向に移動させるＸ軸フレームに対して、該装着ヘッドと同側に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面部品搭載装置。

Images