JP3169264B2 - プリント基板の装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップマウンタ及びＩ
Ｃマウンタ等の自動実装機により電子部品をプリント基
板上に実装する際の、プリント基板を搬送用パレット上
に自動装着する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板を搬送用パレット上
に自動装着する装置としては、先に本出願人が提案した
特開平１−２２０９００号公報記載の発明がある。上記
発明は、図９に示す様に、フレキシブルプリント基板
（以下ＦＰＣという）８１の真空吸着ヘッド８２にＦＰ
Ｃ８１上の基準マーク８３を読み取る際の光線通過用孔
８４を設け、認識ユニットにＴＶカメラ８５とリング照
明ランプ８６と光ファィバ８７とより成る照明部８８を
用い、光ファィバ８７の端部を輪帯状に形成してその端
面に拡散板を配置してある。真空吸着ヘッド８２により
吸着保持されたＦＰＣ８１が、ＴＶカメラ８５と照明部
８８との間に位置決めされ、照明部８８からの光により
基板を透過して得られる基準マーク８３の像をＴＶカメ
ラ８５で取り込む。そして、画像処理装置（図示省略）
を介して装着前の位置を認識し、理論位置との差を求め
その差だけ補正をして搬送用パレット上（図示省略）に
装着するものである。

【０００３】上記の構成の装置によれば、ＦＰＣ上の基
準マークの像を容易に取り込むことができ、ＦＰＣを搬
送用パレット上へ正確に自動装着することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術には以下の様な問題がある。すなわち、照明部８８と
カメラ８５との距離が遠く、外乱光（自然光等の強弱変
化）により画像が不安定になる。そのため、照明には強
力な光源を必要とする。また、基準マーク非認識時の状
態から基準マーク認識時状態に移る瞬間の、照明部８８
からカメラ８５への入光量の差が大きいため長い画像安
定時間が必要となる。

【０００５】また、ＦＰＣ８１上の基準マーク８３を読
み取る際には、照明部８８とＦＰＣ８１上の基準マーク
８３とＴＶカメラ８５とが一直線上に並ぶことにより、
そのとき真空吸着ヘッド８２に吸着されているＦＰＣ８
１上の基準マーク８３とＴＶカメラ８５との間には、そ
の真空吸着ヘッド８２を保持する部分があってはならな
い。そのため、図１０に示す様にＦＰＣ８１上の基準マ
ーク８３の位置に左右されない端部で真空吸着ヘッド８
２を保持しなければならず、片持ちとなる。片持ちで
は、真空吸着ヘッド８２先端（保持部と反対側の部分）
の上下のブレや、そのヘッド先端部とロボットアーム９
０付近との回転時のズレ量の差等が大きくなり装着精度
が悪くなり、後工程での実装品質に影響が出ることがあ
った。

【０００６】さらに、真空吸着ヘッド８２の吸着部９１
と光線通過用孔８４とが離れた場合、図１１に示す様
に、真空吸着ヘッド８２の吸着部９１で吸着したＦＰＣ
８１が垂れ下がり、基準マーク８３も垂れ下がって画像
歪が生じるため、吸着部９１の位置が制約される。

【０００７】因って、本発明は前記従来技術における問
題点に鑑みて開発されたもので、無駄な光量ロスが無く
て消費電力が少なく小型かつ安価であり、ヘッドの取付
構造も剛性が高く、外乱光による画像の乱れがなく、Ｆ
ＰＣを吸着固定した際に基準マークが垂れ下がることな
く安定した画像処理ができ、プリント基板装着時に精度
良く装着できるプリント基板の装着装置の提供を目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子部品をプ
リント基板上に実装する際に使用する搬送パレットに、
このプリント基板を装着する、プリント基板の装着装置
において、表面もしくは内部に基準マークを有するプリ
ント基板の前記基準マークを内在させる大きさの開口部
を形成した貫通する取付孔を備え、この取付孔を介して
前記プリント基板を真空吸着しつつ前記搬送パレット上
にプリント基板を装着する真空吸着ヘッドと、前記取付
孔内に挿入され、照明部が前記開口部側に向き且つその
基端部側が固定された覆い板が取付孔の他側を覆うよう
にして、前記真空吸着ヘッドがプリント基板を吸着した
際に前記基準マークと対向した照明部がこの基準マーク
を照射する照明手段と、この照明手段に照明された基準
マークの像を画像信号に変換する信号変換手段と、この
信号変換手段からの画像信号により前記基準マークを認
識する画像処理手段と、を具備したものである。

【０００９】図１および図２は本発明を例示する概念図
で、図１は斜視図、図２は認識ユニット部の構成図であ
る。基板内に基準マークを有するプリント基板１と、そ
のプリント基板を真空吸着して搬送パレット２上に装着
する真空吸着ヘッド３と、該真空吸着ヘッド３の移動を
行う移送部４と、前記プリント基板の基準マークを認識
するカメラ５と、該カメラ５の出力信号より基準マーク
の像を画像処理する画像処理装置６（すなわち、基準マ
ークの像を信号変換手段により画像信号に変換した後、
この信号変換手段から画像信号により前記基準マークを
認識できるようにする画像処理手段）とからなり、真空
吸着ヘッド３内にプリント基板１の基準マーク認識用照
明７（照明部）を設けたものである。また、前記基準マ
ーク認識用照明７とプリント基板１を真空吸着して保持
する吸着部８とを一体化（共用できる位置に設ける）し
たものである。

【００１０】

【作用】本発明では、プリント基板の基準マーク認識用
照明を真空吸着ヘッド内に設けたことにより、基板と照
明が接近するため無駄な光量ロスが無い。また、外乱光
である照明がカメラ光軸上に無いため、カメラの入光量
変化が少なくなり、画像安定時間が短くなる。さらに、
基準マーク認識用照明と基板間の光路が短いため、外乱
光による画像の乱れがない。また、基準マーク認識用照
明（照明部）と吸着部とを真空吸着ヘッド内に一体化し
て設けているため、基準マークが垂れ下がることなく安
定した画像処理ができる。さらに、ヘッド上部にヘッド
固定部を設置するようにした場合にはヘッドの剛性が増
すことができるようになる。

【００１１】

【実施例１】図３は本実施例を示す断面図である。ま
ず、図１および図２を用いて本実施例におけるプリント
基板の装着装置の概略を説明する。本実施例のプリント
基板の装着装置は、基板内に基準マーク（図示省略）を
有するフレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣという）
１と、そのＦＰＣ１が重ね積みされた図示しないＦＰＣ
供給部と、ＦＰＣ供給部より少なくとも一枚以上のＦＰ
Ｃ１を真空吸着して搬送パレット２上に装着する真空吸
着ヘッド３と、該真空吸着ヘッド３の移動を行うＸＹロ
ボット４と、ＦＰＣ１の基準マークの像を画像信号に変
換する信号変換手段を備えたＣＣＤカメラ５と、前記カ
メラ５の画像出力信号より基準マークの位置を認識する
画像処理装置６とから構成されている。

【００１２】次に、図３に示す様に、真空吸着ヘッド３
は上下に貫通した取付孔９を有し、基板８にその端子等
の基端部側が半田付けされた平面発光型ＬＥＤ７が前記
取付孔９内に挿入されている。基板８は図示のように取
付孔９の上側の開口部を覆うことにより、外乱光の入射
を防止する覆い板となって真空吸着ヘッド３にネジ１２
で固定されている。平面発光型ＬＥＤ７には前記基板８
およびコネクタ１１を介してＬＥＤ用電源１０より電源
が供給されている。ＦＰＣ１は基準マークが平面発行型
ＬＥＤ７の下方へ位置する様に真空吸着固定されてい
る。

【００１３】以上の構成から成るプリント基板の装着装
置は、まず、真空吸着ヘッド３がＸＹロッド４でＦＰＣ
供給部上に移送される。ＦＰＣ１はＦＰＣ供給部より、
基準マークが平面発光型ＬＥＤ７の下方へ位置する様
に、真空吸着ヘッド３で真空吸着固定される。ＦＰＣ１
を真空吸着固定した真空吸着ヘット３は、ＸＹロボット
４でＣＣＤカメラ５上に移送される。ＣＣＤカメラ５上
では、真空吸着ヘッド３に固定された平面発光型ＬＥＤ
７により、基準マーク周辺にのみ照明光が照射される。

【００１４】ＦＰＣ１はポリイミドフィルムと銅パター
ンとで形成されている。基準マークは銅パターンで形成
されており、ＬＥＤ７の照明光は透過しない。また、基
準マークの周囲はポリイミドフィルムであるためＬＥＤ
７の照明光が透過して基準マークの像をＣＣＤカメラ５
に投射する。すなわち、基準マークの周囲をＬＥＤ７の
照明光が透過することになるから、取付孔９の開口の大
きさ（広さ）の中に、基準マークが入る（内在する）よ
うになっている。ＣＣＤカメラ５の画像出力は、画像処
理装置６に接続されて基準マークの位置を認識する。基
準マークの位置より所定の装置位置を補正し、補正され
た装着位置にＸＹロボット４で真空吸着ヘッド３を移送
し、ＦＰＣ１を搬送パレット２上に装着する。

【００１５】本実施例によれば、基準マークの周囲で必
要最小限の範囲を照明しているため光量ロスがなく、Ｌ
ＥＤを使用しているので消費電力が少なく、小型かつ安
価である。また、照明と基準マークとの距離が短く、外
乱光が入り込まない構造なので安定した照明光が得ら
れ、その透過光による基準マークの像が安定して精度良
く画像処理ができる。さらに、照明の上部にヘッドの補
強または取付機構を設けても何等問題はなく、ヘッドの
剛性を増すことができ、ヘッドの振動等が減少して精度
良く基板装着ができる。

【００１６】

【実施例２】図４は本実施例を示す断面図である。本実
施例は、前記実施例１における真空吸着ヘッド３の取付
孔９の下端部が開口端となる様に取付孔９下部へ段部９
ａを設けるとともに、該段部９ａにＬＥＤ光を拡散させ
る拡散板１３を取り付けて構成したものであり、他の構
成は同一な構成部分から成るもので、同一構成部分には
同一番号に付し、構成の説明を省略する。

【００１７】以上の構成から成るプリント基板の装着装
置は、真空吸着ヘッド３で基準マークが拡散板１３の下
方へ位置する様に、ＦＰＣ１は真空吸着固定される。Ｌ
ＥＤ７の照射光が拡散板１３で拡散されて基準マーク周
辺に照明光を照明する。基板の透過光で基準マークの像
がＣＣＤカメラに投射される。

【００１８】本実施例によれば、拡散板１３で光源の光
が拡散されるため光量むらが無く、点発光型ＬＥＤやラ
ンプ等、装着する基板または基準マークに適した光源が
選択できる。

【００１９】

【実施例３】図５は本実施例を示す断面図である。本実
施例では、前記各実施例と同様な構成部分には同一番号
を付してその説明を省略する。取付孔９内のランプ１４
とその照明光を拡散させる拡散板１３との間に、その照
明光の光路を変更する反射板１５を配置する。取付孔９
は真空吸着ヘッド３の吸着側に、吸着すべきＦＰＣ１の
基準マークの個数分空けられている。反射板１５はその
吸着側の取付孔９中心上の基板８の取付側へ基板８に接
着されて固定されている。

【００２０】以上構成から成るプリント基板の装着装置
は、拡散板１３を挟んでランプ１４と至近距離で、吸着
側の取付孔９の中心へ基準マークが来る位置にＦＰＣ１
を吸着する。ランプ１４からの光は反射板１５に当り拡
散板１３を通過し基準マーク周辺にのみ照射される。

【００２１】本実施例によれば、ひとつの照明で複数の
基準マークに対応でき、照明間の照度差がなく、安定し
た画像信号が得られるので画像処理による位置認識の誤
差が少ない。

【００２２】

【実施例４】図６〜図８は本実施例を示し、図６は断面
図、図７および図８は配置図である。本実施例は、前記
各実施例と同様な構成部分には同一番号を付してその説
明を省略する。ＦＰＣ１を吸着保持する真空吸着ヘッド
３にはＦＰＣ１を吸着保持する吸着部１６の他に、ＦＰ
Ｃ１上に設けられた基準マーク１７部分を吸着保持する
吸着部１８があり、吸着部１８には照明１９（平面発光
型ＬＥＤ等）が内設されている。真空吸着ヘッド３内に
設けられた照明１９の周辺に、図７および図８に示す様
に、小型の円筒型の吸着部１８を対角状または放射状に
配置する。

【００２３】以上の構成から成るプリント基板の装着装
置は、図６に示す様に、ＦＰＣ１の基準マーク１７の周
辺が吸着部１８によって吸着保持されると同時に照明１
９に密着されるので、ＦＰＣ１上の基準マーク１７が垂
れ下がることがない。また、基準マーク１７と照明１９
とが密着されたままの状態で移動可能なので、ＣＣＤカ
メラと基準マーク１７と照明１９との光路を最短距離で
結ぶことができる。

【００２４】本実施例によれば、基準マークの画像歪を
防ぎ、外乱光（自然光等）の進入経路を絶つことができ
る。因って、ＦＰＣを正確に搬送パレット上に装着する
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係るプリン
ト基板の装着装置によれば、基準マークの周囲で必要最
低減の範囲を照明できるようになるから基準マーク認識
用照明の消費電力が少なくて小型かつ安価になる。ま
た、照明と基板間の光路が短いために、また、照明の取
付孔の一側が覆われるようになっているために外乱光に
よる画像の乱れがなく、画像歪の無い安定した基板基準
マーク像が得られるため、基準位置の認識精度が良い。
さらに、画像安定時間も短くなるので装着時間が短縮で
きる。また、ヘッドの上部取付構造に制約がなく、ヘッ
ドの剛性が高められ、装着精度が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】本発明を示す概念図である。

【図３】実施例１を示す断面図である。

【図４】実施例２を示す断面図である。

【図５】実施例３を示す断面図である。

【図６】実施例４を示す断面図である。

【図７】実施例４を示す配置図である。

【図８】実施例４を示す配置図である。

【図９】従来例を示す側面図である。

【図１０】従来例を示す一部を破断した側面図である。

【図１１】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ プリント基板 ２ 搬送パレット ３ 真空吸着ヘッド ４ 移送部 ５ カメラ ６ 画像処理装置 ７ 基準マーク認識用照明 ８ 吸着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品をプリント基板上に実装する際
   に使用する搬送パレットに、このプリント基板を装着す
   る、プリント基板の装着装置において、 表面もしくは内部に基準マークを有するプリント基板の
   前記基準マークを内在させる大きさの開口部を形成した
   貫通する取付孔を備え、この取付孔を介して前記プリン
   ト基板を真空吸着しつつ前記搬送パレット上にプリント
   基板を装着する真空吸着ヘッドと、 前記取付孔内に挿入され、照明部が前記開口部側に向き
   且つその基端部側が固定された覆い板が取付孔の他側を
   覆うようにして、前記真空吸着ヘッドがプリント基板を
   吸着した際に前記基準マークと対向した照明部がこの基
   準マークを照射する照明手段と、 この照明手段に照明された基準マークの像を画像信号に
   変換する信号変換手段と、 この信号変換手段からの画像信号により前記基準マーク
   を認識する画像処理手段と、 を具備したことを特徴するプリント基板の装着装置。