JP2009290120A - 電子部品装着装置 - Google Patents

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善紀 池田
Kunimune Komaike
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Abstract

【課題】照明灯を横方向に複数個並設すると共に上下複数段に並設する場合に、上下方向の寸法を長くすることなく、より大きな光量を得ることができるようにすると共に、特にBGAにあっても突起電極がわかる鮮明な画像が得られるようにすること。
【解決手段】照明装置10の装置本体11は、外形が直方体形状を呈し、その中央部に平面視円形を呈すると共に下方に行くに従って径が小さくなるような貫通孔12が形成されている。そして、この貫通孔12の内周面の上部には、吸着ノズル5に吸着保持された電子部品DがBGA50であったときに、その部品に向けて傾斜した状態で照明光を照射する複数のBGA反射照明灯であるBGA照明用LED15を前記内周面の全周に沿って横方向の列の複数列に亘って並設すると共に千鳥状に配設する。
【選択図】図5

Description


本発明は、部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、照明装置により照射される光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置に関する。
この種の電子部品装着装置は、例えば特許文献1などに開示されている。そして、この特許文献1によれば、透過照明用の光ファイバーをBGA照明用光ファイバーと反射用光ファイバーとの間に配設している。そして、円筒形状の電子部品やPLCCなどを部品認識カメラで撮像する際には、BGA照明と反射照明とを行っている。
特開2005−159209公報
しかし、光源として光ファイバーを使用しているが、これをLED(Light Emitting Diode)等の照明灯を複数個並設して行うことが考えられるが、横方向に並設すると共に上下複数段に並設する場合が想定されるが、整列した形で配設するのでは、より大きな光量を得るのに上下の寸法が長くなるという問題がある。また、特にBGAにあっては突起電極がわかる鮮明な画像を得るためになるべく水平方向から部品認識カメラで撮像しなければならず、上下方向に長くすることはできない。
そこで本発明は、照明灯を横方向に複数個並設すると共に上下複数段に並設する場合に、上下方向の寸法を長くすることなく、より大きな光量を得ることができるようにすると共に、特にBGAにあっても突起電極がわかる鮮明な画像が得られるようにすることを目的とする。
このため第1の発明は、部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、照明装置により照射される光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、前記照明装置の平面視多角形乃至円形の内周面にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて照明光を照射する複数の照明灯を千鳥状に並設したことを特徴とする。
第2の発明は、部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、照明装置により照射される光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、前記照明装置の平面視多角形乃至円形の内周面の上部にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて傾斜した状態で照明光を照射する複数のBGA反射照明灯を千鳥状に並設したことを特徴とする。
本発明は、照明灯を横方向に複数個並設すると共に上下複数段に並設する場合に、上下方向の寸法を長くすることなく、より大きな光量を得ることができるようにすると共に、特にBGAにあっても突起電極がわかる鮮明な画像が得られるようにすることができる。
以下図1に基づき、プリント基板P上に電子部品を装着する電子部品装着装置1についての実施の形態を説明する。電子部品装着装置1には、プリント基板Pを搬送する搬送装置2と、電子部品を供給する部品供給装置3と、駆動源により一方向(Y方向)に移動可能な一対のビーム4A、4Bと、それぞれ複数の吸着ノズル5を備えて前記各ビーム4A、4Bに沿った方向に各駆動源により移動可能な装着ヘッド6とが設けられている。
前記搬送装置2は電子部品装着装置1の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Pを受け継ぐ基板供給部と、前記各装着ヘッド6の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部から供給されたプリント基板Pを位置決め固定する基板位置決め部と、この位置決め部で電子部品が装着されたプリント基板Pを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部とから構成される。
前記部品供給装置3は前記搬送装置2の手前側と奥側との両外側にそれぞれ配設され、電子部品装着装置1の装置本体に取り付けられるフィーダベース3Aと、このフィーダベース3A上に複数並設され種々の電子部品を夫々その部品取出し部(部品吸着位置)に1個ずつ供給する部品供給ユニット3B群とから構成される。
X方向に長い前後一対の前記ビーム4A、4Bは、Y方向リニアモータの駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム4A、4Bに固定されたスライダが摺動して個別にY方向に移動する。前記Y方向リニアモータは左右一対の基体1A、1Bに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム4A、4Bの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子9Aとから構成される。
また、前記ビーム4A、4Bにはその長手方向(X方向)にX方向リニアモータによりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド6が夫々内側に設けられており、前記X方向リニアモータは各ビーム4A、4Bに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド6に設けられた可動子とから構成される。
従って、各装着ヘッド6は向き合うように各ビーム4A、4Bの内側に設けられ、前記搬送装置2の位置決め部上のプリント基板Pや部品供給ユニット3Bの部品取出し位置上方を移動する。
そして、各装着ヘッド6には各バネにより下方へ付勢されている12本の吸着ノズル5が円周に沿って所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド6の3時と9時の位置に位置する吸着ノズル5により並設された複数の部品供給ユニット3Bから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル5は上下軸モータにより昇降可能であり、またθ軸モータにより装着ヘッド6を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド6の各吸着ノズル5はX方向及びY方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。
次に、図2乃至図5に基づいて、各吸着ノズル5に吸着保持された電子部品に照明光を照射する照明装置10について詳述する。照明装置10の装置本体11は、外形が直方体形状を呈し、その中央部に平面視円形を呈すると共に下方に行くに従って径が小さくなるような貫通孔12が形成されている。この貫通孔12は、平面視円形に限らず、例えば8角形などの多角形でもよい。
そして、この貫通孔12の内周面の上部には、前記吸着ノズル5に吸着保持された電子部品DがBGA(Ball Grid Array)であったときに、その部品に向けて傾斜した状態で照明光を照射する複数のBGA反射照明灯であるBGA照明用LED(Light Emitting Diode)15を前記内周面の全周に沿って横方向の列の複数列(複数段)、例えば4列に亘って並設すると共に千鳥状に配設する。しかも、両隣りと上又は下のBGA照明用LEDの中心で形成される三角形は概ね正三角形となるように、千鳥状に配設する。
即ち、断面がL字形状の最上部の取付部13Aに下方に行くに従って中心に近くなるように傾斜させた状態で環状のプリント基板14Aを取り付け、このプリント基板14A上に横方向の列の複数列、例えば横方向(水平方向)の4列(上下方向の4列)に亘ってBGA照明用LED15が所定間隔を存して複数並設すると共に千鳥状に配設する(図5参照)。
このように、横方向(水平方向)の4列(上下方向の4列)に亘ってBGA照明用LED15が所定間隔を存して複数並設すると共に千鳥状に配設したから、吸着ノズル5に吸着保持された電子部品であるBGA50が大きくてもBGA照明用LED15より遠い部位にも光を明るく照射でき、また複数の吸着ノズル5に保持されている複数のBGA50に対しても光を明るく照射できる。しかも、最上部の取付部13A及び環状のプリント基板14Aの上下方向の長さ方向の寸法を長くすることなく、より大きな光量を得ることができ、しかもBGA50にあっては突起電極50Aがわかる鮮明な画像を得るためになるべく水平方向から部品認識カメラ20で撮像しなければないが、斯かるBGA50の撮像に好適である。
また、前記最上部の取付部13Aの下方には、取付部13Aより直径が小さい取付部13Bが形成され、この取付部13Bに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板14Aよりも15度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板14Bを取り付け、このプリント基板14B上には横方向の列の複数列、例えば横方向(水平方向)の3列(上下方向の3列)に亘って一般反射照明灯である一般反射照明用LED16が所定間隔を存して複数並設されている。
また、前記取付部13Bの下方には、取付部13Bよりさらに直径が小さい取付部13Cが形成され、この取付部13Cに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板14Bよりも15度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板14Cを取り付け、このプリント基板14C上には横方向の列の複数列、例えば横方向(水平方向)の3列(上下方向の3列)に亘って一般反射照明用LED16が所定間隔を存して複数並設されている。
更に、前記取付部13Cの下方には、取付部13Cよりさらに直径が小さい取付部13Dが形成され、この取付部13Dに下方に行くに従って中心に近くなるように且つ前記プリント基板14Cよりも15度程度寝かせた角度に傾斜させた状態で環状のプリント基板14Dを取り付け、このプリント基板14C上には横方向の列の複数列、例えば横方向(水平方向)の3列(上下方向の3列)に亘って一般反射照明用LED16が所定間隔を存して複数並設されている。
なお、プリント基板14Aの下端部よりも次段のプリント基板14Bの上端部が外方に位置し、プリント基板14Bの下端部よりも次段のプリント基板14Cの上端部が外方に位置し、プリント基板14Cの下端部よりも次段のプリント基板14Dの上端部が外方に位置するように配設すると共に、各プリント基板の配置角度がより下段に行くに従って順次寝かせた状態となるように(より水平に近くなるように)配設される。このように、各LEDを取り付けた各プリント基板を配設することにより、特に水平方向の寸法を抑えることができ、この結果、その照明量を保ちつつ、照明装置10のコンパクト化を図ることができる。
以上のように、前記BGA照明用LED15の下方の前記装置本体11の内周面に下段に向かうに従って前記BGA照明用LED15の並設角度より順次より寝かせた配置角度となるように前記吸着ノズル5に吸着保持された電子部品Dに向けて照明光を照射する複数の一般反射照明用LED16を3段並設する。
17は前記BGA反射照明灯の外方の直方体形状を呈する装置本体11の4隅に形成された取付空間内にそれぞれ配設されたプリント基板14E上に取付けられた透過照明用LEDで、装置本体11の天面11Aに開設された各開口部18を介して前記吸着ノズル5に固定された拡散板19に向けて光を照射し、その反射光が吸着ノズル5に吸着保持された電子部品Dに上方から照射される構成である。
図3に示す直方体形状の装置本体11の一辺はX方向(ビーム4A、4Bの長手方向)に向き、もう一辺はY方向に向き、X方向は図1に示すように、フィーダ3の並び方向で基板Pの搬送方向でもある。従って、透過照明用LED17は電子部品装着装置1の水平面スペースの空きスペースに配置されており、電子部品装着装置1のXY方向サイズのコンパクト化がなされている。
また、前記照明装置10の中央部の下方に部品認識カメラ20が配設され、この部品認識カメラ20の上方位置にはレンズ21、ハーフミラー22及びレンズ23が配設され、このレンズ23は照明装置10の装置本体11の貫通孔12に面するように配置される。そして、プリント基板14Fに取り付けられた同軸照明用LED25から照射された光は前記ハーフミラー22により半分の量が透過して半分の量が反射して上昇して、レンズ23を介して吸着ノズル5に吸着保持された電子部品Dに照射され、その反射像がレンズ21、ハーフミラー22及びレンズ23を介して部品認識カメラ20により撮像される構成である。
また、BGA照明用LED15の配置と同様に、一般反射照明用LED16や同軸照明用LED25も、横方向の列の複数列に亘って並設すると共に千鳥状に配設してもよい。
そして、装着ヘッド6が移動して部品認識すべき位置と装着ヘッド6の位置とが一致すると、部品認識カメラ20が露光して、吸着ノズル5に吸着保持されている電子部品の種類に応じて照度とどのLEDを1回だけフラッシュ点灯させるかがメモリ(図示せず)に格納されており、この電子部品を保持した吸着ノズル5が移動しながら部品認識カメラ20が電子部品を撮像してフライ認識が行われる。
即ち、電子部品がBGAである場合にはBGA照明用LED15をフラッシュ点灯させ、円筒形状の電子部品やPLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)である場合にはBGA照明用LED15、一般反射照明用LED16及び同軸照明用LED25をフラッシュ点灯させ、通常の反射照明が必要な電子部品である場合には一般反射照明用LED16及び同軸照明用LED25をフラッシュ点灯させ、透過照明が必要な電子部品である場合には透過照明用LED17をフラッシュ点灯させることとなる。
以上の構成により、以下装着動作について説明する。先ず、プリント基板Pが上流側装置(図示せず)より受継がれて搬送装置2の基板供給部上に存在すると、この基板供給部上のプリント基板Pを基板位置決め部へ移動させ、このプリント基板Pを位置決めして固定する。
そして、プリント基板Pの位置決めがされると、奥側のビーム4がY方向リニアモータの駆動により前後に延びたガイドに沿ってスライダが摺動してY方向に移動すると共にX方向リニアモータにより装着ヘッド6がX方向に移動し、対応する部品供給ユニット3Bの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル5を下降させて部品供給ユニット3Bから電子部品を取出す。この場合、装着ヘッド6をX方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル5を昇降させることにより、複数の吸着ノズル5が次々と部品供給ユニット3Bから電子部品を取出すことができる。
また、奥側の装着ヘッド6の吸着ノズル5による電子部品の取出しの後、或いは取出しているときに、手前側のビーム4がY方向リニアモータの駆動によりY方向に移動すると共にX方向リニアモータにより装着ヘッド6がX方向に移動し、対応する部品供給ユニット3Bの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル5を下降させて部品供給ユニット3Bから電子部品を取出すことができる。但し、奥側及び手前側のビーム4の吸着ノズル5が併行して取出し動作をする場合には、両ビーム4の装着ヘッド6が衝突しないように対応するY方向リニアモータ及びX方向リニアモータが制御される。
そして、取出した後は両装着ヘッド6の吸着ノズル5を上昇させて、両ビーム4の装着ヘッド6を各部品認識カメラ10の上方を通過させ、この移動中に両装着ヘッド6の吸着ノズル5に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理して吸着ノズル5に対する位置ズレを把握することができる(フライ認識)。この場合、吸着ノズル5に吸着保持されている電子部品の種類に応じた照度で必要なLEDが1回だけフラッシュ点灯する。
即ち、電子部品がBGA50である場合には、図6に示すように、BGA照明用LED15をフラッシュ点灯させて装着ヘッド6に設けられた複数の吸着ノズル5に吸着保持されたBGA50に斜め下方から光を照射する。円筒形状の電子部品やPLCCである場合にはBGA照明用LED15、一般反射照明用LED16及び同軸照明用LED25をフラッシュ点灯させて装着ヘッド6に設けられた複数の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品に斜め下方から光を照射して円筒形状の電子部品などに対して、均一に明るく照明できるように照射する。通常の反射照明が必要な電子部品である場合には、一般反射照明用LED16及び同軸照明用LED25をフラッシュ点灯させて装着ヘッド6に設けられた複数の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品に斜め下方から光を照射する。透過照明が必要な電子部品である場合には、図7に示すように、透過照明用LED17をフラッシュ点灯させて装置本体11の天面11Aに開設された各開口部18を介して複数の前記吸着ノズル5に固定された拡散板19に向けて光を照射し、この拡散板19を介して上方から光を複数の吸着ノズル5に吸着保持された電子部品Dに照射する。
また、以上のいずれの前記LEDをフラッシュ点灯させる場合においても、前記部品認識カメラ20の露光が終了すると、各撮像画像についてCPU40が認識処理し、各電子部品の吸着ノズル5に対する位置が把握される。
その後、装着データの電子部品の装着座標に各電子部品の位置認識結果を加味して、吸着ノズル5が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板P上に装着する。即ち、X及びY方向については各ビーム4に対応するY方向リニアモータ及びその装着ヘッド6に係るX方向リニアモータにより、装着角度についてはθ軸モータにより、結果として各装着ヘッド6の各吸着ノズル5はX・Y方向及び装着角度が補正され、吸着ノズル5が位置ずれを補正しつつ、各電子部品をプリント基板P上に装着する。このようにして、プリント基板P上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板Pを基板位置決め部から基板排出部を介して下流装置に受け渡す。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
電子部品装着装置の概略平面図である。 照明装置の概略縦断面図である。 照明装置の平面図である。 図3の中間部の図示を省略したA−A断面図である。 図4の矢印から見たBGA照明用LEDの配置状態を示す部分図である。 BGAの照明を示す照明装置の部分縦断面図である。 透過照明を示す照明装置の部分縦断面図である。
符号の説明
1 電子部品装着装置
2 搬送装置
3 部品供給装置
3B 部品供給ユニット
4 ビーム
5 吸着ノズル
6 装着ヘッド
10 照明装置
15 BGA照明用LED
20 部品認識カメラ

Claims (2)

  1. 部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、照明装置により照射される光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、前記照明装置の平面視多角形乃至円形の内周面にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて照明光を照射する複数の照明灯を千鳥状に並設したことを特徴とする電子部品装着装置。
  2. 部品供給装置より供給された電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより取り出し、照明装置により照射される光を前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に照射してこの電子部品を部品認識カメラで撮像するようにした電子部品装着装置において、前記照明装置の平面視多角形乃至円形の内周面の上部にこの内周面に沿って前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品に向けて傾斜した状態で照明光を照射する複数のBGA反射照明灯を千鳥状に並設したことを特徴とする電子部品装着装置。
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