JP3618439B2 - 部品搭載装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置などの電子部品をプリント基板に自動的に搭載する部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実装基板を構成するためのプリント基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために部品搭載装置が使用される。この部品搭載装置はマウンタとも言われ、プリント基板を案内して所定の位置で位置決めして基板支持ステージを構成するガイドレールと、プリント基板に搭載される複数種類の部品をそれぞれ保持する部品ステージとを有しており、部品ステージにおける電子部品をプリント基板にまで搬送して搭載するために搭載ヘッドがＸＹ二軸方向に水平移動するようになっている。
【０００３】
この搭載ヘッドには電子部品を負圧により吸着するための吸着ノズルつまり吸着ビットが複数装着されており、この吸着ビットは基板支持ステージと部品ステージとにおいてそれぞれ上下動するように搭載ヘッドに設けられている。
【０００４】
吸着された電子部品が吸着ビットに対して所定の位置となるように電子部品を吸着ビットに吸着保持された状態のままで位置決めするための位置決めチャックつまり定位機構を有する搭載ヘッドが開発されている。この位置決めチャックは吸着ビットを上昇させた後に、位置決め爪によって電子部品を水平方向にずらす機能を有し、比較的搭載精度が高くない電子部品については、この機構によって位置決めした後にそのままの姿勢でプリント基板に搭載される。
【０００５】
一方、電子部品によっては高い精度で吸着ビットに吸着した状態としてプリント基板に搭載することが必要となるものがある。このような部品については、部品ステージに保持された電子部品を吸着ビットにより吸着した後に、電子部品が吸着ビットに対して所定の位置に吸着されているか否かを光学的に検出するようにしている。つまり、電子部品の中心位置などを基準の位置としてその基準位置が吸着ビットの中心となっているか否か、そして、電子部品の回転方向が吸着ビットに対して所定の位置となっているか否かを電子部品の画像を撮像カメラで取り込んで検出するようにしている。
【０００６】
取り込まれた画像データを処理することによって、電子部品の吸着ビットに対する基準位置についての水平方向のずれ量と回転方向のずれ量を算出し、吸着した電子部品をプリント基板の所定の搭載位置まで搬送する過程でずれ量を補正して、電子部品をプリント基板に所定の位置に正確に搭載するようにしている。このような画像処理による位置補正を行えば、前述した位置補正を行う場合に比して処理時間はかかるが、より高精度で位置決めを行うことができる。
【０００７】
撮像カメラを用いて部品の画像データを取り込む方式には、撮像カメラに対向させて光源を位置させることにより照明光を電子部品側から透過させて照射するようにしたバックライト方式つまり透過型と、撮像カメラ側に光源を設けて照明光を電子部品の部分で反射させて撮像カメラに受光させるようにしたフロントライト方式つまり反射型との２つの方式がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、撮像カメラを搭載装置の基台側に取り付け、搭載ヘッド側に光源を設けてバックライト方式の画像処理を行っている。この場合には、搭載ヘッドに設けられた吸着ビットが電子部品を吸着した後に撮像カメラにより電子部品の画像データを取り込んで画像処理し、電子部品が吸着ビットに対して所定の位置に吸着されているか否かを検出するようにしている。このように、光源を搭載ヘッドに取り付けるようにした場合には、複数の搭載ヘッドのいずれかを画像専用ヘッドとすることが必要となる。このため、同一のサイズの搭載ヘッドに対しては、これに設けることができる吸着ビットの数が少なくなり、それだけ部品搭載速度ないし作業効率が低下することになる。
【０００９】
一方、プリント基板に搭載される多数の電子部品のうち、吸着された位置を画像処理によって正確に検出するほどの精度を有する部品は一部であり、多くの電子部品は前述した位置決めチャックにより機械的にずれ量を補正することによって、所望の位置決め作業を行うことができる。したがって、このような観点からも、搭載ヘッドに光源を取り付けて搭載ヘッドの一部を画像処理専用のヘッドとすることは、その分だけ吸着ビットの数を減少させなければならず、総合的な搭載速度を低下させて、作業能率を損なうことになる。
【００１０】
また、撮像カメラを搭載装置基台側に設ける場合には、撮像カメラは基板支持ステージと部品ステージとの間に設けられており、部品ステージで吸着された電子部品を基板支持ステージに搬送する過程でその画像を取り込むようにしている。撮像カメラを基板支持ステージと部品ステージとの間に設けると、その分だけ部品搭載装置の水平方向のサイズを大きくしなければならなくなるとともに、電子部品の移動軌跡がその分だけ長くなり、搭載速度が悪くなるという問題点があった。
【００１１】
前述のように吸着ビットに加えて位置決めチャックを設けた場合には、フロントライト方式（反射型）の撮像カメラを使用すると、取り込まれた画像データの中に電子部品の画像のみならず、位置決めチャックの爪の画像も取り込まれることになり、搭載ヘッドにより把持された状態の部品を撮影して画像処理することができないという問題点があった。
【００１２】
本発明の目的は、プリント基板に対して多数の電子部品を短時間で搭載し得るようにして電子部品の搭載効率を向上することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１５】
すなわち、本発明の部品搭載装置は、複数の部品ステージと部品ステージに保持された部品を基板支持ステージに支持された基板に搭載する。部品ステージと基板支持ステージとの間には搭載ヘッドが移動自在に設けられ、搭載ヘッドには部品を保持する保持部材および保持された部品を所定の位置に位置決めする位置決めチャックが設けられている。搭載ヘッドの移動範囲内に前記搭載ヘッドに対向して撮像ユニットが配置され、保持部材に保持された部品の画像が取り込まれる。搭載ヘッドの移動範囲内に搭載ヘッドに対向して遮光カバーが配置され、この遮光カバーは位置決めチャックによって把持されて搭載ヘッドに着脱自在に装着される。このようにして、保持部材に保持された部品の基板に対する位置決めは、位置決めチャックによる機械的位置決めと、画像カメラによって取り込まれた画像データの処理による位置決めとのいずれをも選択し得る。
【００１６】
また、本発明の部品搭載装置は、撮像ユニットが複数の部品ステージのうち任意の部品ステージに着脱自在に配置されるようになっている。そして、遮光カバーを保持する治具受台は撮像ユニットに形成されている。
【００１７】
部品搭載装置による部品の搭載を搭載ヘッドに設けられた保持部材つまり吸着ビットによって行う際に、保持された部品を位置決めチャックによって位置補正ないし位置決めするようにしても良く、また、撮像ユニットによって部品の画像データを取り込み、画像処理によって位置を補正して基板に搭載するようにしても良く、作業者の選択により両方の搭載方式を採用することができる。撮像ユニットを用いて画像処理により部品の位置を検出する際には、遮光カバーが使用されることになり、反射型つまりフロントライト方式が採用される。全ての部品を撮像ユニットを利用しなくとも、搭載ヘッドの部分を画像専用のヘッドとすることが不要となり、全体の搭載効率を向上することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である部品搭載装置を示す平面図であり、図２は図１の正面図である。この電子部品搭載装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに案内されてヘッドユニット６が摺動自在に装着されており、ヘッドユニット６はクロスバー５の延びる方向つまりＸ方向に移動自在となっている。
【００２０】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２にはモータ７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５はＹ方向に移動することになり、この移動に伴ってそれぞれのラックギヤ１３，１４と噛み合うピニオンギヤ１１，１２が回転することから、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。なお、ラックギヤ１３は図２に示すガイドレール４の上方に位置している。
【００２１】
クロスバー５にはヘッドユニット６をＸ方向に駆動するためのボールねじ１５が回転自在に設けられており、このボールねじ１５はヘッドユニット６にねじ結合されている。このボールねじ１５はモータ１６の主軸に設けられたプーリーとボールねじ１５に設けられたプーリーとに掛け渡されたタイミングベルトを介して駆動されるようになっている。
【００２２】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２はプリント基板２０を搬送するコンベアを形成し、これらのガイド部材２１，２２に案内されてプリント基板２０がＸ方向に搬送されるようになっている。プリント基板２０はガイド部材２１，２２に案内されて所定の基板支持ステージの位置に位置決めされることになる。プリント基板２０のサイズに対応させて、一方のガイド部材２１は他方のガイド部材２２に対して接近離反移動し得るようになっている。
【００２３】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品Ｗを保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品をプリント基板２０に搭載するために、ヘッドユニット６には複数の搭載ヘッド２４が設けられている。
【００２４】
図２に示すように、搭載ヘッド２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット２５つまり吸着ノズルを有している。この吸着ビット２５は、クロスバー５を水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動するとともに、搭載ヘッド２４をクロスバー５に沿ってＸ方向に移動することにより、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、プリント基板２０を所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２５を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させ、吸着した後に吸着ビット２５を上昇移動させながら、吸着ビット２５をプリント基板２０の所定の位置に移動する。所定の位置まで移動した状態で吸着ビット２５を下降移動させることにより、電子部品Ｗはプリント基板２０の所定の位置に搭載される。吸着ビット２５は中空孔２６を有しており、この中空孔２６は真空ポンプ２７に導通され負圧によって電子部品Ｗが吸着ビット２５の先端に吸着されるようになっている。
【００２５】
図３（ａ），（ｂ）は搭載ヘッド２４の先端に設けられた位置決めチャック２４ａつまり定位機構を示す図であり、図３（ａ）は搭載ヘッド２４の上下を反転させてその下端部つまり先端部を上方として示している。図示するように、搭載ヘッド２４に上下方向に摺動自在に吸着ビット２５が設けられ、搭載ヘッド２４の位置決めチャック２４ａには吸着ビット２５を囲むように４つの押圧爪つまり位置決め爪３０が設けられている。それぞれの位置決め爪３０は吸着ビット２５の径方向に移動自在に取り付けられており、図３に示すように、小型部品用の内側爪部３０ａと大型部品用の外側爪部３０ｂとを有している。位置決めチャック２４ａは、搭載ヘッド２４に対して上下動自在となっている。
【００２６】
電子部品Ｗは、まず吸着ビット２５の先端に保持され、吸着ビット２５が後退移動することによって上昇移動した後に、位置決めチャック２４ａのそれぞれの位置決め爪３０を径方向内方に移動させる。これにより、吸着ビット２５に吸着された状態ではこれの中心位置に対して水平方向にずれていたり、回転方向にずれていたとしても、位置決め爪３０によって電子部品Ｗは吸着ビット２５の中心位置に位置決めされるとともに、回転方向に所定の姿勢となって位置修正がなされる。
【００２７】
図１に示されるように、ガイド部材２１，２２によって形成されるコンベアの両側には多数の部品ステージ２３が配置されており、それぞれのステージ２３には、部品カートリッジが配置されるようになっている。部品カートリッジとしては、たとえば、粘着性のテープが巻き付けられた状態で保持されたものがあり、そのテープには電子部品が所定間隔毎に貼り付けられている。また、電子部品Ｗの種類によってはトレイに配置された状態となって保持されるものもある。
【００２８】
これらの多数の部品ステージ２３のうち任意の位置には、部品カートリッジに代えて、図４〜図７に示す撮像ユニット３１を搭載することができるようになっている。それぞれの部品ステージ２３には、図６に示すように、水平部と垂直部とを有する支持フレーム３２が設けられており、垂直部には円形の取付孔３３が形成され、水平部には長円形の取付孔３４とが形成されている。撮像ユニット３１のユニット本体３５の先端面には、取付孔３３に嵌合される位置決めピン３６が設けられ、下端面には取付孔３４に嵌合される位置決めピン３７が設けられている。
【００２９】
撮像ユニット３１を支持フレーム３２に対して着脱自在に装着するために、ユニット本体３５には締結ねじ部材３８が回転自在に取り付けられており、その先端部はユニット本体３５にねじ止めされた支持部材４１に支持され、後端部にはノブ４２が固定されている。そして、この締結ねじ部材３８には締結ナット４３がねじ結合されており、支持フレーム３２に固定された締結部材４４に係合するようになっている。この締結部材４４は一列に配置された全ての部品ステージ２３を貫いて取り付けられた棒状の部材により形成されている。
【００３０】
したがって、ノブ４２を操作することによって締結ナット４３を図６において二点鎖線で示す位置まで退避させた状態で、それぞれの位置決めピン３６，３７を取付孔３３，３４に挿入した後に、ノブ４２を回転させて締結ナット４３を図６において実線で示す位置まで移動させると、撮像ユニット３１は支持フレーム３２に締結される。一方、ノブ４２を逆方向に回転させることによって、撮像ユニット３１は支持フレーム３２から取り外される。
【００３１】
撮像ユニット３１には、撮像カメラ４５が取り付けられており、このカメラ４５は鏡胴部、受像部などを有し、台座部４０の部分でユニット本体３５に固定されている。撮像ユニット３１には鏡胴部の前方に位置させて反射鏡４６が固定されており、電子部品Ｗの画像はその光軸が反射鏡４６により９０度折り曲げられてカメラ４５の受像部に受像される。
【００３２】
反射鏡４６に対応させて撮像ユニット３１には、筒状の画像取り込み部４７が取り付けられており、この画像取り込み部４７の基端部内周には、ＬＥＤからなる複数の光源４８が四辺形に配列されている。したがって、吸着ビット２５に吸着された電子部品Ｗをこの画像取り込み部４７の上方に位置させることにより、電子部品Ｗの吸着ビット２５に対する位置を検出することができる。なお、４９は防塵ガラスであり、ゴミなどが反射鏡４６に付着するのを防止している。
【００３３】
撮像ユニット３１には治具受台５０が設けられており、その上面には、バックスクリーンつまり遮光カバー５１が載置されるようになっている。この遮光カバー５１を示すと、図８（ａ），（ｂ）の通りである。遮光カバー５１は４つの係合爪５２を有する爪付き板５３と、貫通孔５４を有する遮光板５５とを有しており、これらの板５３，５５は一体に締結されている。
【００３４】
この遮光カバー５１が載置される治具受台５０には、図６に示すように、支持用の凹部５６が形成され、その中心部には底付きのキャップ受け穴５７が形成されている。このキャップ受け穴５７内には閉塞キャップ５８が収容されるようになっており、この閉塞キャップ５８は遮光カバー５１を搭載ヘッド２４に装着する際に、吸着ビット２５に吸着されて遮光カバー５１を上昇させるために使用される。
【００３５】
この遮光カバー５１が搭載ヘッド２４に装着されると、吸着ビット２５の後方に位置することになる位置決めチャック２４ａの位置決め爪３０などが全て覆われることになる。吸着ビット２５の先端に吸着保持された電子部品Ｗを画像取り込み部４７の上方に位置させた状態で、フロントライト方式の撮像カメラ４５を作動させると、遮光カバー５１が位置決めチャック２４ａを覆うので、電子部品Ｗの画像のみが取り込まれ、その背景の部分の画像つまり位置決め爪３０などの画像は取り込まれずに、高い精度で画像処理を行うことができる。光源４８からの光が遮光板５５で反射して撮像カメラ４５に入射しないように、遮光カバー５１の下面は黒色かつ無光沢となっている。
【００３６】
次に、電子部品Ｗをプリント基板２０に搭載する手順について説明すると、プリント基板２０を搬送するためのガイド部材２１，２２の両側には図１に示すように、複数の部品ステージ２３が配置され、それぞれの部品ステージ２３には部品を保持するカートリッジなどが装填されるようになっており、この部品ステージ２３のいずれかに、図４〜７に示される撮像ユニット３１が装填される。
【００３７】
たとえば、図１において符号２３ａを付した部品ステージに撮像ユニット３１が装填される。この場合において、符号２３ｂで示された部品ステージにおける電子部品Ｗを高い精度でプリント基板２０に搭載する手順について図９を参照して説明する。
【００３８】
図１および図２に示されたヘッドユニット６には３つの搭載ヘッド２４が設けられており、そのいずれかの搭載ヘッド２４を、まず治具受台５０に載置された遮光カバー５１の真上まで移動させる。この移動に際しては、クロスバー５をＹ軸方向に移動させるとともに、ヘッドユニット６をＸ軸方向に移動させる。この状態のもとで、その搭載ヘッド２４の吸着ビット２５を下方に向けて前進させて、図９（ａ）に示すように、閉塞キャップ５８の表面に吸着ビット２５の先端を接触させる。吸着ビット２５には図２に示す真空ポンプ２７が接続されているので、閉塞キャップ５８は吸着ビット２５に吸着される。
【００３９】
次いで、吸着ビット２５を上方に向けて後退移動させると、図９（ｂ）に示すように、遮光カバー５１は閉塞キャップ５８によって持ち上げられて位置決めチャック２４ａの位置まで上昇移動する。この位置において図９（ｃ）に示すように、位置決めチャック２４ａを作動させて位置決め爪３０を遮光カバー５１の係合爪５２に接触させると、遮光カバー５１は位置決めチャック２４ａつまり定位機構によって把持されることになる。
【００４０】
遮光カバー５１の位置決めチャック２４ａによる把持が終了したならば、図９（ｄ）に示すように、吸着ビット２５を下降移動させて、閉塞キャップ５８を治具受台５０のキャップ受け穴５７に戻す。キャップ受け穴５７に戻されたならば、吸着ビット２５に対する負圧の供給を停止すると、閉塞キャップ５８は吸着ビット２５から離れることになる。このようにして、搭載ヘッド２４にはその位置決めチャック２４ａの下側に遮光カバー５１の装着が完了する。
【００４１】
この状態のもとで吸着ビット２５を上昇移動させた後、あるいは上昇移動させながら、搭載ヘッド２４を図１に示す部品ステージ２３ｂの真上まで水平移動させる。図１０（ａ）は、このようにして、吸着ビット２５を部品ステージ２３ａの電子部品Ｗの真上まで位置させた状態を示す。そして、図１０（ｂ）に示すように、吸着ビット２５を下方に移動させて吸着ビット２５の先端面を電子部品Ｗの表面に接触させるとともに、吸着ビット２５の先端に電子部品Ｗを負圧により吸着させる。
【００４２】
さらに、吸着ビット２５を上昇移動させた後、あるいは上昇移動させながら、搭載ヘッド２４を符号２３ａで示す部品ステージの位置に設けられた撮像ユニット３１に向けて、再度水平移動させて、吸着された電子部品Ｗを図１０（ｃ）に示すように、画像取り込み部４７の真上に位置させる。この状態では、遮光カバー５１によって位置決め爪３０は遮蔽されることになるので、撮像カメラ４５によって電子部品Ｗの画像データのみが取り込まれる。
【００４３】
取り込まれた画像データにより、電子部品Ｗが吸着ビット２５の中心に対してどの程度ずれているかが求められ、その算出結果から電子部品Ｗをプリント基板２０の搭載位置に対する補正値が求められる。この補正値によって搭載ヘッド２４のＸＹ両方向の移動量が補正されるとともに、吸着ビット２５が回転補正される。
【００４４】
図１０（ｄ）は、補正された値に基づいて電子部品Ｗをプリント基板２０の真上にまで移動した後に、吸着ビット２５を下降移動させて、電子部品Ｗをプリント基板２０の所定の位置に搭載した状態を示す。
【００４５】
この電子部品Ｗを搭載した後に、同様に電子部品Ｗが保持された状態でその位置検出を撮像カメラ４５を用いて行う場合には、そのまま、他の電子部品Ｗの搭載処理が行われる。一方、撮像カメラ４５を用いることなく、電子部品の搭載を行う場合には、位置決め爪３０により把持された遮光カバー５１を元の治具受台５０に戻すことになる。
【００４６】
遮光カバー５１を治具受台５０の凹部５６に戻すには、図９に示した手順とは逆に図９（ｄ）から図９（ａ）までの操作が行われる。つまり、図９（ｄ）に示されるように、キャップ受け穴５７に保持されている閉塞キャップ５８を吸着ビット２５により吸着した後に、図９（ｃ）に示すように吸着ビット２５を後退移動させて閉塞キャップ５８を遮光カバー５１に接触させる。次いで、図９（ｂ）に示すように位置決めチャック２４ａの位置決め爪３０を係合爪５２から離した後に、図９（ａ）に示すように、吸着ビット２５を下降移動させて閉塞キャップ５８をキャップ受け穴５７に収容するとともに遮光カバー５１を凹部５６に収容する。
【００４７】
撮像カメラ４５を用いることなく電子部品Ｗをプリント基板２０に搭載するには、所定の部品ステージ２３に保持された電子部品Ｗの位置まで搭載ヘッド２４を移動させ、その位置で吸着ビット２５を下降移動させる。これにより、電子部品Ｗは吸着ビット２５の先端に吸着され、この状態で吸着ビット２５を上昇移動させると、位置決めチャック２４ａの位置まで電子部品Ｗは持ち上げられる。
【００４８】
この状態で位置決めチャック２４ａを作動させると、図３に示される４つの位置決め爪３０が吸着ビット２５に向けて接近移動し、電子部品Ｗはその四辺形の外周面から押し付けられて吸着ビット２５の中心位置となるとともに、所定の回転方向に位置決めされる。位置決めされた後、あるいは位置決めしながら搭載ヘッド２４はプリント基板２０の所定の位置まで水平移動し、その位置で吸着ビット２５を下降移動すると、電子部品Ｗはプリント基板２０に搭載される。
【００４９】
このように、吸着ビット２５に吸着保持された電子部品Ｗを機械的に位置決めするための位置決め爪３０を利用して、遮光カバー５１を保持することにより、フロントライト方式の撮像カメラ４５による電子部品Ｗの画像データの取り込みを、背景の画像を確実に除去した状態で高精度で行うことができる。
【００５０】
電子部品Ｗを搭載する際に、撮像カメラ４５を用いて画像データを取り込み、その結果に基づいて搭載位置を補正するか、あるいは位置決めチャック２４ａを用いて機械的に電子部品Ｗの位置をそれが吸着ビット２５に吸着された状態で補正するかは、搭載される電子部品Ｗの種類によって設定される。電子部品Ｗの種類に応じて、搭載装置の作動を制御する制御パネルを作業者が操作して、撮像カメラ４５を使用するか否かが選択される。
【００５１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。たとえば、撮像ユニット３１は複数の部品ステージ２３に対して１台のみならず、複数台装填するようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００５３】
（１）．光源を含めた撮像ユニットが搭載装置の基台側に、搭載ヘッドの水平方向の移動範囲内に搭載ヘッドに対向し得るように固定されており、搭載ヘッド側に画像専用ヘッドを設ける必要がなくなり、その分のスペースを搭載ヘッドとして使用することができる。その結果、より多くの数の搭載ヘッドを設けることができ、搭載作業能率を向上することができる。
【００５４】
（２）．撮像ユニットを多数の部品ステージのいずれかの位置に搭載することにより、部品ステージと基板支持ステージとの間に撮像ユニットを設ける必要がなく、部品搭載装置の小型化を達成することができるとともに、搭載ヘッドの移動距離を短くすることができる搭載効率を向上することができる。
【００５５】
（３）．部品が吸着ビットつまり保持部材に保持された状態で、位置決め爪によって部品の位置を補正することができるとともに、遮光カバーを把持することができるので、部品の画像を高精度で取り込むことができる。
【００５６】
（４）．また、部品の位置決めを位置決め爪によって補正するか、撮像カメラにより部品の画像を取り込んで搭載ヘッドの移動を補正するかを選択することができるので、部品の種類に応じて効率良く基板に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電子部品搭載装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】（ａ）は図１および図２に示された搭載ヘッドの先端部を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の平面図である。
【図４】撮像ユニットの正面図である。
【図５】（ａ）は図５の右側面図であり、（ｂ）は図５の左側面図である。
【図６】撮像ユニットの断面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ −ＶＩＩ 線に沿う矢視図である。
【図８】（ａ）は遮光カバーを示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の拡大断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は部品搭載手順を示す工程図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は部品搭載手順を示す工程図である。
【符号の説明】
１，２ 水平支持部材
３，４ ガイドレール
５ クロスバー
６ ヘッドユニット
７ モータ
８ ボールねじ
１０ 連動シャフト
１１，１２ ピニオンギヤ
１３，１４ ラックギヤ
１５ ボールねじ
１６ モータ
２０ プリント基板
２１，２２ ガイド部材
２３，２３ａ，２３ｂ 部品ステージ
２４ 搭載ヘッド
２４ａ 位置決めチャック
２５ 吸着ビット
２６ 中空孔
２７ 真空ポンプ
３０ 位置決め爪
３１ 撮像ユニット
３２ 支持フレーム
３３，３４ 取付孔
３５ ユニット本体
３６，３７ 位置決めピン
３８ 締結ねじ部材
４０ 台座部
４１ 支持部材
４２ ノブ
４３ 締結ナット
４４ 締結部材
４５ 撮像カメラ
４６ 反射鏡
４７ 画像取り込み部
４８ 光源
４９ 防塵ガラス
５０ 治具受台
５１ 遮光カバー
５２ 係合爪
５３ 爪付き板
５４ 貫通孔
５５ 遮光板
５６ 凹部
５７ キャップ受け穴
５８ 閉塞キャップ
Ｗ 電子部品
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置などの電子部品をプリント基板に自動的に搭載する部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実装基板を構成するためのプリント基板に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載するために部品搭載装置が使用される。この部品搭載装置はマウンタとも言われ、プリント基板を案内して所定の位置で位置決めして基板支持ステージを構成するガイドレールと、プリント基板に搭載される複数種類の部品をそれぞれ保持する部品ステージとを有しており、部品ステージにおける電子部品をプリント基板にまで搬送して搭載するために搭載ヘッドがＸＹ二軸方向に水平移動するようになっている。
【０００３】
この搭載ヘッドには電子部品を負圧により吸着するための吸着ノズルつまり吸着ビットが複数装着されており、この吸着ビットは基板支持ステージと部品ステージとにおいてそれぞれ上下動するように搭載ヘッドに設けられている。
【０００４】
吸着された電子部品が吸着ビットに対して所定の位置となるように電子部品を吸着ビットに吸着保持された状態のままで位置決めするための位置決めチャックつまり定位機構を有する搭載ヘッドが開発されている。この位置決めチャックは吸着ビットを上昇させた後に、位置決め爪によって電子部品を水平方向にずらす機能を有し、比較的搭載精度が高くない電子部品については、この機構によって位置決めした後にそのままの姿勢でプリント基板に搭載される。
【０００５】
一方、電子部品によっては高い精度で吸着ビットに吸着した状態としてプリント基板に搭載することが必要となるものがある。このような部品については、部品ステージに保持された電子部品を吸着ビットにより吸着した後に、電子部品が吸着ビットに対して所定の位置に吸着されているか否かを光学的に検出するようにしている。つまり、電子部品の中心位置などを基準の位置としてその基準位置が吸着ビットの中心となっているか否か、そして、電子部品の回転方向が吸着ビットに対して所定の位置となっているか否かを電子部品の画像を撮像カメラで取り込んで検出するようにしている。
【０００６】
取り込まれた画像データを処理することによって、電子部品の吸着ビットに対する基準位置についての水平方向のずれ量と回転方向のずれ量を算出し、吸着した電子部品をプリント基板の所定の搭載位置まで搬送する過程でずれ量を補正して、電子部品をプリント基板に所定の位置に正確に搭載するようにしている。このような画像処理による位置補正を行えば、前述した位置補正を行う場合に比して処理時間はかかるが、より高精度で位置決めを行うことができる。
【０００７】
撮像カメラを用いて部品の画像データを取り込む方式には、撮像カメラに対向させて光源を位置させることにより照明光を電子部品側から透過させて照射するようにしたバックライト方式つまり透過型と、撮像カメラ側に光源を設けて照明光を電子部品の部分で反射させて撮像カメラに受光させるようにしたフロントライト方式つまり反射型との２つの方式がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、撮像カメラを搭載装置の基台側に取り付け、搭載ヘッド側に光源を設けてバックライト方式の画像処理を行っている。この場合には、搭載ヘッドに設けられた吸着ビットが電子部品を吸着した後に撮像カメラにより電子部品の画像データを取り込んで画像処理し、電子部品が吸着ビットに対して所定の位置に吸着されているか否かを検出するようにしている。このように、光源を搭載ヘッドに取り付けるようにした場合には、複数の搭載ヘッドのいずれかを画像専用ヘッドとすることが必要となる。このため、同一のサイズの搭載ヘッドに対しては、これに設けることができる吸着ビットの数が少なくなり、それだけ部品搭載速度ないし作業効率が低下することになる。
【０００９】
一方、プリント基板に搭載される多数の電子部品のうち、吸着された位置を画像処理によって正確に検出するほどの精度を有する部品は一部であり、多くの電子部品は前述した位置決めチャックにより機械的にずれ量を補正することによって、所望の位置決め作業を行うことができる。したがって、このような観点からも、搭載ヘッドに光源を取り付けて搭載ヘッドの一部を画像処理専用のヘッドとすることは、その分だけ吸着ビットの数を減少させなければならず、総合的な搭載速度を低下させて、作業能率を損なうことになる。
【００１０】
また、撮像カメラを搭載装置基台側に設ける場合には、撮像カメラは基板支持ステージと部品ステージとの間に設けられており、部品ステージで吸着された電子部品を基板支持ステージに搬送する過程でその画像を取り込むようにしている。撮像カメラを基板支持ステージと部品ステージとの間に設けると、その分だけ部品搭載装置の水平方向のサイズを大きくしなければならなくなるとともに、電子部品の移動軌跡がその分だけ長くなり、搭載速度が悪くなるという問題点があった。
【００１１】
前述のように吸着ビットに加えて位置決めチャックを設けた場合には、フロントライト方式（反射型）の撮像カメラを使用すると、取り込まれた画像データの中に電子部品の画像のみならず、位置決めチャックの爪の画像も取り込まれることになり、搭載ヘッドにより把持された状態の部品を撮影して画像処理することができないという問題点があった。
【００１２】
本発明の目的は、プリント基板に対して多数の電子部品を短時間で搭載し得るようにして電子部品の搭載効率を向上することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１５】
すなわち、本発明の部品搭載装置は、複数の部品ステージと部品ステージに保持された部品を基板支持ステージに支持された基板に搭載する。部品ステージと基板支持ステージとの間には搭載ヘッドが移動自在に設けられ、搭載ヘッドには部品を保持する保持部材および保持された部品を所定の位置に位置決めする位置決めチャックが設けられている。搭載ヘッドの移動範囲内に前記搭載ヘッドに対向して撮像ユニットが配置され、保持部材に保持された部品の画像が取り込まれる。搭載ヘッドの移動範囲内に搭載ヘッドに対向して遮光カバーが配置され、この遮光カバーは位置決めチャックによって把持されて搭載ヘッドに着脱自在に装着される。このようにして、保持部材に保持された部品の基板に対する位置決めは、位置決めチャックによる機械的位置決めと、画像カメラによって取り込まれた画像データの処理による位置決めとのいずれをも選択し得る。
【００１６】
また、本発明の部品搭載装置は、撮像ユニットが複数の部品ステージのうち任意の部品ステージに着脱自在に配置されるようになっている。そして、遮光カバーを保持する治具受台は撮像ユニットに形成されている。
【００１７】
部品搭載装置による部品の搭載を搭載ヘッドに設けられた保持部材つまり吸着ビットによって行う際に、保持された部品を位置決めチャックによって位置補正ないし位置決めするようにしても良く、また、撮像ユニットによって部品の画像データを取り込み、画像処理によって位置を補正して基板に搭載するようにしても良く、作業者の選択により両方の搭載方式を採用することができる。撮像ユニットを用いて画像処理により部品の位置を検出する際には、遮光カバーが使用されることになり、反射型つまりフロントライト方式が採用される。全ての部品を撮像ユニットを利用しなくとも、搭載ヘッドの部分を画像専用のヘッドとすることが不要となり、全体の搭載効率を向上することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態である部品搭載装置を示す平面図であり、図２は図１の正面図である。この電子部品搭載装置は、平行に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞれの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部でガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに案内されてヘッドユニット６が摺動自在に装着されており、ヘッドユニット６はクロスバー５の延びる方向つまりＸ方向に移動自在となっている。
【００２０】
クロスバー５をＹ方向に駆動するために、一方の水平支持部材２にはモータ７により駆動されるボールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボールねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されている。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定されたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。したがって、モータ７によってボールねじ８を駆動すると、クロスバー５はＹ方向に移動することになり、この移動に伴ってそれぞれのラックギヤ１３，１４と噛み合うピニオンギヤ１１，１２が回転することから、クロスバー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維持しながらＹ方向に移動することになる。なお、ラックギヤ１３は図２に示すガイドレール４の上方に位置している。
【００２１】
クロスバー５にはヘッドユニット６をＸ方向に駆動するためのボールねじ１５が回転自在に設けられており、このボールねじ１５はヘッドユニット６にねじ結合されている。このボールねじ１５はモータ１６の主軸に設けられたプーリーとボールねじ１５に設けられたプーリーとに掛け渡されたタイミングベルトを介して駆動されるようになっている。
【００２２】
水平支持部材１，２の下方には、水平支持部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、これらのガイド部材２１，２２はプリント基板２０を搬送するコンベアを形成し、これらのガイド部材２１，２２に案内されてプリント基板２０がＸ方向に搬送されるようになっている。プリント基板２０はガイド部材２１，２２に案内されて所定の基板支持ステージの位置に位置決めされることになる。プリント基板２０のサイズに対応させて、一方のガイド部材２１は他方のガイド部材２２に対して接近離反移動し得るようになっている。
【００２３】
ガイド部材２１，２２により形成されるコンベアの両側には、電子部品Ｗを保持する複数の部品ステージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ２３における電子部品をプリント基板２０に搭載するために、ヘッドユニット６には複数の搭載ヘッド２４が設けられている。
【００２４】
図２に示すように、搭載ヘッド２４は上下方向に摺動自在となった吸着ビット２５つまり吸着ノズルを有している。この吸着ビット２５は、クロスバー５を水平支持部材１，２に沿ってＹ方向に移動するとともに、搭載ヘッド２４をクロスバー５に沿ってＸ方向に移動することにより、任意の部品ステージ２３における電子部品Ｗを吸着し、プリント基板２０を所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際には、吸着ビット２５を所定の部品ステージ２３に向けて下降移動させ、吸着した後に吸着ビット２５を上昇移動させながら、吸着ビット２５をプリント基板２０の所定の位置に移動する。所定の位置まで移動した状態で吸着ビット２５を下降移動させることにより、電子部品Ｗはプリント基板２０の所定の位置に搭載される。吸着ビット２５は中空孔２６を有しており、この中空孔２６は真空ポンプ２７に導通され負圧によって電子部品Ｗが吸着ビット２５の先端に吸着されるようになっている。
【００２５】
図３（ａ），（ｂ）は搭載ヘッド２４の先端に設けられた位置決めチャック２４ａつまり定位機構を示す図であり、図３（ａ）は搭載ヘッド２４の上下を反転させてその下端部つまり先端部を上方として示している。図示するように、搭載ヘッド２４に上下方向に摺動自在に吸着ビット２５が設けられ、搭載ヘッド２４の位置決めチャック２４ａには吸着ビット２５を囲むように４つの押圧爪つまり位置決め爪３０が設けられている。それぞれの位置決め爪３０は吸着ビット２５の径方向に移動自在に取り付けられており、図３に示すように、小型部品用の内側爪部３０ａと大型部品用の外側爪部３０ｂとを有している。位置決めチャック２４ａは、搭載ヘッド２４に対して上下動自在となっている。
【００２６】
電子部品Ｗは、まず吸着ビット２５の先端に保持され、吸着ビット２５が後退移動することによって上昇移動した後に、位置決めチャック２４ａのそれぞれの位置決め爪３０を径方向内方に移動させる。これにより、吸着ビット２５に吸着された状態ではこれの中心位置に対して水平方向にずれていたり、回転方向にずれていたとしても、位置決め爪３０によって電子部品Ｗは吸着ビット２５の中心位置に位置決めされるとともに、回転方向に所定の姿勢となって位置修正がなされる。
【００２７】
図１に示されるように、ガイド部材２１，２２によって形成されるコンベアの両側には多数の部品ステージ２３が配置されており、それぞれのステージ２３には、部品カートリッジが配置されるようになっている。部品カートリッジとしては、たとえば、粘着性のテープが巻き付けられた状態で保持されたものがあり、そのテープには電子部品が所定間隔毎に貼り付けられている。また、電子部品Ｗの種類によってはトレイに配置された状態となって保持されるものもある。
【００２８】
これらの多数の部品ステージ２３のうち任意の位置には、部品カートリッジに代えて、図４〜図７に示す撮像ユニット３１を搭載することができるようになっている。それぞれの部品ステージ２３には、図６に示すように、水平部と垂直部とを有する支持フレーム３２が設けられており、垂直部には円形の取付孔３３が形成され、水平部には長円形の取付孔３４とが形成されている。撮像ユニット３１のユニット本体３５の先端面には、取付孔３３に嵌合される位置決めピン３６が設けられ、下端面には取付孔３４に嵌合される位置決めピン３７が設けられている。
【００２９】
撮像ユニット３１を支持フレーム３２に対して着脱自在に装着するために、ユニット本体３５には締結ねじ部材３８が回転自在に取り付けられており、その先端部はユニット本体３５にねじ止めされた支持部材４１に支持され、後端部にはノブ４２が固定されている。そして、この締結ねじ部材３８には締結ナット４３がねじ結合されており、支持フレーム３２に固定された締結部材４４に係合するようになっている。この締結部材４４は一列に配置された全ての部品ステージ２３を貫いて取り付けられた棒状の部材により形成されている。
【００３０】
したがって、ノブ４２を操作することによって締結ナット４３を図６において二点鎖線で示す位置まで退避させた状態で、それぞれの位置決めピン３６，３７を取付孔３３，３４に挿入した後に、ノブ４２を回転させて締結ナット４３を図６において実線で示す位置まで移動させると、撮像ユニット３１は支持フレーム３２に締結される。一方、ノブ４２を逆方向に回転させることによって、撮像ユニット３１は支持フレーム３２から取り外される。
【００３１】
撮像ユニット３１には、撮像カメラ４５が取り付けられており、このカメラ４５は鏡胴部、受像部などを有し、台座部４０の部分でユニット本体３５に固定されている。撮像ユニット３１には鏡胴部の前方に位置させて反射鏡４６が固定されており、電子部品Ｗの画像はその光軸が反射鏡４６により９０度折り曲げられてカメラ４５の受像部に受像される。
【００３２】
反射鏡４６に対応させて撮像ユニット３１には、筒状の画像取り込み部４７が取り付けられており、この画像取り込み部４７の基端部内周には、ＬＥＤからなる複数の光源４８が四辺形に配列されている。したがって、吸着ビット２５に吸着された電子部品Ｗをこの画像取り込み部４７の上方に位置させることにより、電子部品Ｗの吸着ビット２５に対する位置を検出することができる。なお、４９は防塵ガラスであり、ゴミなどが反射鏡４６に付着するのを防止している。
【００３３】
撮像ユニット３１には治具受台５０が設けられており、その上面には、バックスクリーンつまり遮光カバー５１が載置されるようになっている。この遮光カバー５１を示すと、図８（ａ），（ｂ）の通りである。遮光カバー５１は４つの係合爪５２を有する爪付き板５３と、貫通孔５４を有する遮光板５５とを有しており、これらの板５３，５５は一体に締結されている。
【００３４】
この遮光カバー５１が載置される治具受台５０には、図６に示すように、支持用の凹部５６が形成され、その中心部には底付きのキャップ受け穴５７が形成されている。このキャップ受け穴５７内には閉塞キャップ５８が収容されるようになっており、この閉塞キャップ５８は遮光カバー５１を搭載ヘッド２４に装着する際に、吸着ビット２５に吸着されて遮光カバー５１を上昇させるために使用される。
【００３５】
この遮光カバー５１が搭載ヘッド２４に装着されると、吸着ビット２５の後方に位置することになる位置決めチャック２４ａの位置決め爪３０などが全て覆われることになる。吸着ビット２５の先端に吸着保持された電子部品Ｗを画像取り込み部４７の上方に位置させた状態で、フロントライト方式の撮像カメラ４５を作動させると、遮光カバー５１が位置決めチャック２４ａを覆うので、電子部品Ｗの画像のみが取り込まれ、その背景の部分の画像つまり位置決め爪３０などの画像は取り込まれずに、高い精度で画像処理を行うことができる。光源４８からの光が遮光板５５で反射して撮像カメラ４５に入射しないように、遮光カバー５１の下面は黒色かつ無光沢となっている。
【００３６】
次に、電子部品Ｗをプリント基板２０に搭載する手順について説明すると、プリント基板２０を搬送するためのガイド部材２１，２２の両側には図１に示すように、複数の部品ステージ２３が配置され、それぞれの部品ステージ２３には部品を保持するカートリッジなどが装填されるようになっており、この部品ステージ２３のいずれかに、図４〜７に示される撮像ユニット３１が装填される。
【００３７】
たとえば、図１において符号２３ａを付した部品ステージに撮像ユニット３１が装填される。この場合において、符号２３ｂで示された部品ステージにおける電子部品Ｗを高い精度でプリント基板２０に搭載する手順について図９を参照して説明する。
【００３８】
図１および図２に示されたヘッドユニット６には３つの搭載ヘッド２４が設けられており、そのいずれかの搭載ヘッド２４を、まず治具受台５０に載置された遮光カバー５１の真上まで移動させる。この移動に際しては、クロスバー５をＹ軸方向に移動させるとともに、ヘッドユニット６をＸ軸方向に移動させる。この状態のもとで、その搭載ヘッド２４の吸着ビット２５を下方に向けて前進させて、図９（ａ）に示すように、閉塞キャップ５８の表面に吸着ビット２５の先端を接触させる。吸着ビット２５には図２に示す真空ポンプ２７が接続されているので、閉塞キャップ５８は吸着ビット２５に吸着される。
【００３９】
次いで、吸着ビット２５を上方に向けて後退移動させると、図９（ｂ）に示すように、遮光カバー５１は閉塞キャップ５８によって持ち上げられて位置決めチャック２４ａの位置まで上昇移動する。この位置において図９（ｃ）に示すように、位置決めチャック２４ａを作動させて位置決め爪３０を遮光カバー５１の係合爪５２に接触させると、遮光カバー５１は位置決めチャック２４ａつまり定位機構によって把持されることになる。
【００４０】
遮光カバー５１の位置決めチャック２４ａによる把持が終了したならば、図９（ｄ）に示すように、吸着ビット２５を下降移動させて、閉塞キャップ５８を治具受台５０のキャップ受け穴５７に戻す。キャップ受け穴５７に戻されたならば、吸着ビット２５に対する負圧の供給を停止すると、閉塞キャップ５８は吸着ビット２５から離れることになる。このようにして、搭載ヘッド２４にはその位置決めチャック２４ａの下側に遮光カバー５１の装着が完了する。
【００４１】
この状態のもとで吸着ビット２５を上昇移動させた後、あるいは上昇移動させながら、搭載ヘッド２４を図１に示す部品ステージ２３ｂの真上まで水平移動させる。図１０（ａ）は、このようにして、吸着ビット２５を部品ステージ２３ａの電子部品Ｗの真上まで位置させた状態を示す。そして、図１０（ｂ）に示すように、吸着ビット２５を下方に移動させて吸着ビット２５の先端面を電子部品Ｗの表面に接触させるとともに、吸着ビット２５の先端に電子部品Ｗを負圧により吸着させる。
【００４２】
さらに、吸着ビット２５を上昇移動させた後、あるいは上昇移動させながら、搭載ヘッド２４を符号２３ａで示す部品ステージの位置に設けられた撮像ユニット３１に向けて、再度水平移動させて、吸着された電子部品Ｗを図１０（ｃ）に示すように、画像取り込み部４７の真上に位置させる。この状態では、遮光カバー５１によって位置決め爪３０は遮蔽されることになるので、撮像カメラ４５によって電子部品Ｗの画像データのみが取り込まれる。
【００４３】
取り込まれた画像データにより、電子部品Ｗが吸着ビット２５の中心に対してどの程度ずれているかが求められ、その算出結果から電子部品Ｗをプリント基板２０の搭載位置に対する補正値が求められる。この補正値によって搭載ヘッド２４のＸＹ両方向の移動量が補正されるとともに、吸着ビット２５が回転補正される。
【００４４】
図１０（ｄ）は、補正された値に基づいて電子部品Ｗをプリント基板２０の真上にまで移動した後に、吸着ビット２５を下降移動させて、電子部品Ｗをプリント基板２０の所定の位置に搭載した状態を示す。
【００４５】
この電子部品Ｗを搭載した後に、同様に電子部品Ｗが保持された状態でその位置検出を撮像カメラ４５を用いて行う場合には、そのまま、他の電子部品Ｗの搭載処理が行われる。一方、撮像カメラ４５を用いることなく、電子部品の搭載を行う場合には、位置決め爪３０により把持された遮光カバー５１を元の治具受台５０に戻すことになる。
【００４６】
遮光カバー５１を治具受台５０の凹部５６に戻すには、図９に示した手順とは逆に図９（ｄ）から図９（ａ）までの操作が行われる。つまり、図９（ｄ）に示されるように、キャップ受け穴５７に保持されている閉塞キャップ５８を吸着ビット２５により吸着した後に、図９（ｃ）に示すように吸着ビット２５を後退移動させて閉塞キャップ５８を遮光カバー５１に接触させる。次いで、図９（ｂ）に示すように位置決めチャック２４ａの位置決め爪３０を係合爪５２から離した後に、図９（ａ）に示すように、吸着ビット２５を下降移動させて閉塞キャップ５８をキャップ受け穴５７に収容するとともに遮光カバー５１を凹部５６に収容する。
【００４７】
撮像カメラ４５を用いることなく電子部品Ｗをプリント基板２０に搭載するには、所定の部品ステージ２３に保持された電子部品Ｗの位置まで搭載ヘッド２４を移動させ、その位置で吸着ビット２５を下降移動させる。これにより、電子部品Ｗは吸着ビット２５の先端に吸着され、この状態で吸着ビット２５を上昇移動させると、位置決めチャック２４ａの位置まで電子部品Ｗは持ち上げられる。
【００４８】
この状態で位置決めチャック２４ａを作動させると、図３に示される４つの位置決め爪３０が吸着ビット２５に向けて接近移動し、電子部品Ｗはその四辺形の外周面から押し付けられて吸着ビット２５の中心位置となるとともに、所定の回転方向に位置決めされる。位置決めされた後、あるいは位置決めしながら搭載ヘッド２４はプリント基板２０の所定の位置まで水平移動し、その位置で吸着ビット２５を下降移動すると、電子部品Ｗはプリント基板２０に搭載される。
【００４９】
このように、吸着ビット２５に吸着保持された電子部品Ｗを機械的に位置決めするための位置決め爪３０を利用して、遮光カバー５１を保持することにより、フロントライト方式の撮像カメラ４５による電子部品Ｗの画像データの取り込みを、背景の画像を確実に除去した状態で高精度で行うことができる。
【００５０】
電子部品Ｗを搭載する際に、撮像カメラ４５を用いて画像データを取り込み、その結果に基づいて搭載位置を補正するか、あるいは位置決めチャック２４ａを用いて機械的に電子部品Ｗの位置をそれが吸着ビット２５に吸着された状態で補正するかは、搭載される電子部品Ｗの種類によって設定される。電子部品Ｗの種類に応じて、搭載装置の作動を制御する制御パネルを作業者が操作して、撮像カメラ４５を使用するか否かが選択される。
【００５１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。たとえば、撮像ユニット３１は複数の部品ステージ２３に対して１台のみならず、複数台装填するようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００５３】
（１）．光源を含めた撮像ユニットが搭載装置の基台側に、搭載ヘッドの水平方向の移動範囲内に搭載ヘッドに対向し得るように固定されており、搭載ヘッド側に画像専用ヘッドを設ける必要がなくなり、その分のスペースを搭載ヘッドとして使用することができる。その結果、より多くの数の搭載ヘッドを設けることができ、搭載作業能率を向上することができる。
【００５４】
（２）．撮像ユニットを多数の部品ステージのいずれかの位置に搭載することにより、部品ステージと基板支持ステージとの間に撮像ユニットを設ける必要がなく、部品搭載装置の小型化を達成することができるとともに、搭載ヘッドの移動距離を短くすることができる搭載効率を向上することができる。
【００５５】
（３）．部品が吸着ビットつまり保持部材に保持された状態で、位置決め爪によって部品の位置を補正することができるとともに、遮光カバーを把持することができるので、部品の画像を高精度で取り込むことができる。
【００５６】
（４）．また、部品の位置決めを位置決め爪によって補正するか、撮像カメラにより部品の画像を取り込んで搭載ヘッドの移動を補正するかを選択することができるので、部品の種類に応じて効率良く基板に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電子部品搭載装置の概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】（ａ）は図１および図２に示された搭載ヘッドの先端部を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の平面図である。
【図４】撮像ユニットの正面図である。
【図５】（ａ）は図５の右側面図であり、（ｂ）は図５の左側面図である。
【図６】撮像ユニットの断面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ −ＶＩＩ 線に沿う矢視図である。
【図８】（ａ）は遮光カバーを示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の拡大断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は部品搭載手順を示す工程図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は部品搭載手順を示す工程図である。
【符号の説明】
１，２ 水平支持部材
３，４ ガイドレール
５ クロスバー
６ ヘッドユニット
７ モータ
８ ボールねじ
１０ 連動シャフト
１１，１２ ピニオンギヤ
１３，１４ ラックギヤ
１５ ボールねじ
１６ モータ
２０ プリント基板
２１，２２ ガイド部材
２３，２３ａ，２３ｂ 部品ステージ
２４ 搭載ヘッド
２４ａ 位置決めチャック
２５ 吸着ビット
２６ 中空孔
２７ 真空ポンプ
３０ 位置決め爪
３１ 撮像ユニット
３２ 支持フレーム
３３，３４ 取付孔
３５ ユニット本体
３６，３７ 位置決めピン
３８ 締結ねじ部材
４０ 台座部
４１ 支持部材
４２ ノブ
４３ 締結ナット
４４ 締結部材
４５ 撮像カメラ
４６ 反射鏡
４７ 画像取り込み部
４８ 光源
４９ 防塵ガラス
５０ 治具受台
５１ 遮光カバー
５２ 係合爪
５３ 爪付き板
５４ 貫通孔
５５ 遮光板
５６ 凹部
５７ キャップ受け穴
５８ 閉塞キャップ
Ｗ 電子部品
Claims (3)
- 複数の部品ステージと前記部品ステージに保持された部品を基板支持ステージに支持された基板に搭載する部品搭載装置であって、
前記部品ステージと前記基板支持ステージとの間に移動自在に設けられ、前記部品を保持する保持部材および保持された部品を所定の位置に位置決めする位置決めチャックが設けられた搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドの移動範囲内に前記搭載ヘッドに対向して配置され、前記保持部材に保持された前記部品の画像を取り込む撮像カメラが設けられた撮像ユニットと、
前記搭載ヘッドの移動範囲内に前記搭載ヘッドに対向して配置され、前記位置決めチャックによって把持されて前記搭載ヘッドに着脱自在に装着される遮光カバーとを有し、
前記保持部材に保持された部品の前記基板に対する位置決めを、前記位置決めチャックによる位置決めと、前記画像カメラによって取り込まれた画像データの処理による位置決めとのいずれをも選択し得るようにしたことを特徴とする部品搭載装置。 - 複数の部品ステージと前記部品ステージに保持された部品を基板支持ステージに支持された基板に搭載する部品搭載装置であって、
前記部品ステージと前記基板支持ステージとの間に移動自在に設けられ、前記部品を保持する保持部材および保持された部品を所定の位置に位置決めする位置決めチャックが設けられた搭載ヘッドと、
前記複数の部品ステージのうち任意の部品ステージに着脱自在に配置され、前記保持部材に保持された前記部品の画像を取り込む撮像カメラが設けられた撮像ユニットと、
前記搭載ヘッドの移動範囲内に前記搭載ヘッドに対向して配置され、前記位置決めチャックによって把持されて前記搭載ヘッドに着脱自在に装着される遮光カバーとを有し、
前記部品を前記保持部材に保持された状態で位置補正する位置決めチャックを利用して前記遮光カバーを前記搭載ヘッドに装着するようにしたことを特徴とする部品搭載装置。 - 請求項２記載の部品搭載装置であって、前記撮像ユニットに前記遮光カバーを保持する治具受台を形成したことを特徴とする部品搭載装置。
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