JP4358012B2 - Component conveying device, surface mounter and component testing device - Google Patents
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Description
本発明は、下端に吸着ノズルを設けた昇降可能なヘッドを備えたヘッドユニットによりIC等の電子部品を吸着、保持して搬送するように構成された部品搬送装置と、この装置が適用される表面実装機および部品試験装置に関するものである。 The present invention is applied to a component transport device configured to suck, hold, and transport an electronic component such as an IC by a head unit including a head that can be moved up and down with a suction nozzle at the lower end, and this device is applied. The present invention relates to a surface mounter and a component testing apparatus.
従来から、下端に吸着ノズルを設けた実装用ヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能とされたヘッドユニットによりIC等の電子部品を吸着して、実装作業位置に位置決めされたプリント基板上に搬送し、プリント基板上の所定位置に装着するようにした表面実装機は一般に知られている。 Conventionally, a mounting head with a suction nozzle at the lower end can be moved up and down, and an electronic component such as an IC is sucked by a movable head unit and transported onto a printed circuit board positioned at the mounting work position. A surface mounter that is mounted at a predetermined position on a printed circuit board is generally known.
この表面実装機においては、上記実装用ヘッドの吸着ノズルに吸着された部品を撮像手段により撮像し、その画像に基づいて部品吸着状態の適否を判別したり、部品吸着位置のずれを調べてそれに応じた装着位置の補正を行ったりしている。とくに、部品吸着後におけるプリント基板上へのヘッドユニットの移動中に吸着部品の撮像とそれに基づく処理を行うことができるように、ヘッドユニットにカメラおよびミラー等からなる撮像手段を装備したものも知られている(例えば特許文献1参照)。 In this surface mounting machine, the part picked up by the picking nozzle of the mounting head is picked up by the image pickup means, and the suitability of the part picking state is determined based on the image, and the shift of the part picking position is checked to The mounting position is corrected accordingly. In particular, a head unit equipped with an imaging means such as a camera and a mirror is also known so that the picked-up component can be imaged and processed based on the picked-up component while the head unit is moving onto the printed circuit board after picking up the component. (See, for example, Patent Document 1).
このようにヘッドユニットに撮像手段を装備する場合に、実装用ヘッドの下端の吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像できるようにする必要があり、その一方で、部品吸着時や部品装着時にはカメラやミラー等の撮像用光学部材が実装用ヘッドの昇降動作の邪魔にならないようにする必要がある。このため、従来のこの種の実装機では、撮像用光学部材が実装用ヘッドの略垂直下方に位置する状態と実装用ヘッドに対応する範囲より外方に退避する状態とにわたって撮像手段を移動可能とし、非撮像時に退避状態とすることで実装用ヘッドの昇降動作の邪魔にならないようにしている。
上記のような従来の表面実装機によると、非撮像時に撮像用光学部材が実装用ヘッドに対応する範囲より外方に退避するようになっているため、ヘッドユニットの側方に上記退避のためのスペースを確保する必要があるとともに、撮像手段を広範囲に移動可能とする必要があって、撮像手段の移動機構等が大型化し易くなる。そして、ヘッドユニットに搭載される上記移動機構等が大型化すると、ヘッドユニットの動作性の向上等の面で不利となる。 According to the conventional surface mounter as described above, since the imaging optical member is retracted outward from the range corresponding to the mounting head at the time of non-imaging, It is necessary to secure a sufficient space, and it is necessary to make the image pickup means movable in a wide range, so that the moving mechanism of the image pickup means is easily increased in size. And if the said moving mechanism etc. which are mounted in a head unit are enlarged, it will become disadvantageous in terms of the improvement of the operativity of a head unit, etc.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニットに撮像手段を装備し、かつ、ヘッド昇降時にヘッドと撮像用光学部材との干渉が生じないようにしつつ、ヘッドユニットに対して撮像手段を固定し、あるいは撮像手段の移動範囲を小さくすることができ、撮像手段の移動機構を省略もしくは小型化することができる部品搬送装置及び同装置を搭載した表面実装機並びに部品試験装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. The head unit is equipped with an imaging means, and the head unit and the imaging optical member are not interfered when the head is raised and lowered. The image pickup means can be fixed or the moving range of the image pickup means can be reduced, and the moving mechanism of the image pickup means can be omitted or downsized. The purpose is to provide a test device.
上記課題を解決するために、本発明は、下端に吸着ノズルを設けたヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能とされたヘッドユニットの上記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して、目的位置まで搬送するように構成された部品搬送装置において、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方にあるときにはヘッド昇降範囲の下方にあるときの位置に対して水平方向にオフセットした位置となるように、ヘッド昇降範囲の少なくとも一部においてヘッドを昇降につれて水平方向に変位させる昇降・変位機構が設けられるとともに、吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像するための撮像手段がヘッドユニットに設けられ、この撮像手段は、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方にあるときの吸着ノズルの略垂直下方に位置する撮像用光学部材を有し、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の下方にあるときの吸着ノズルの略垂直上方となる位置に、下方を撮像するための下方撮像用光学部材が配置され、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方に移動したときには、上記下方撮像用光学部材の光軸と上記ヘッドとが互いに水平方向にずれて、上記ヘッドが上記下方撮像用光学部材の視野から退避することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a head having a suction nozzle at the lower end so that the head can be moved up and down, and sucks a component from a component supply position by the head of the head unit that is movable. In the component conveying device configured to convey the head up and down, when the head is above the head raising / lowering range, the head raising / lowering is performed so as to be offset horizontally with respect to the position when the head is below the head raising / lowering range. In at least a part of the range, an elevating / displacement mechanism that displaces the head in the horizontal direction as the head elevates is provided, and an imaging unit for imaging the component adsorbed by the adsorption nozzle from below is provided in the head unit. Is an imaging optical member positioned substantially vertically below the suction nozzle when the head is above the head lifting range. Go, substantially vertically upwards a position of the suction nozzle when the head is below the head lifting range is arranged below the imaging optical element for imaging the downward, the head is above the head lifting range In this case, the optical axis of the lower imaging optical member and the head are displaced from each other in the horizontal direction, and the head retracts from the field of view of the lower imaging optical member .
この装置によると、ヘッドユニットが部品を吸着して部品供給位置から目的位置まで搬送する間に、ヘッドユニットに設けられた撮像手段により吸着部品が下方から撮像される。また、部品供給位置や目的位置では部品の吸着、脱着等のためヘッドが昇降されるが、ヘッドが昇降につれて水平方向に変位することで撮像用光学部材との干渉が避けられる。このため、ヘッド昇降時に撮像用光学部材を退避させる必要がない。 According to this apparatus, while the head unit picks up the component and conveys the component from the component supply position to the target position, the picked-up component is imaged from below by the imaging means provided in the head unit. In addition, the head is moved up and down at the component supply position and at the target position to attract and detach the component, but the head is displaced in the horizontal direction as it is lifted, so that interference with the imaging optical member can be avoided. For this reason, it is not necessary to retract the imaging optical member when the head is raised and lowered.
従って、上記撮像用光学部材はヘッドユニットに対して固定的に設けられていればよい。 Therefore, the imaging optical member only needs to be provided fixed to the head unit.
また、ヘッドユニットに複数のヘッドが配設される場合、各ヘッドに対応した複数の撮像用光学部材が固定的に設けられていてもよいが、撮像用光学部材が上記ヘッドの配列方向に、ヘッド配列範囲に略対応する範囲内で移動可能に設けられていてもよく、このようにすれば各ヘッドに吸着された部品が順次撮像される。そして、このように撮像用光学部材を移動させる場合も、ヘッド配列範囲に略対応する範囲より外方へ退避させる必要はなくて、撮像用光学部材の移動範囲を小さくすることができる。 When a plurality of heads are provided in the head unit, a plurality of imaging optical members corresponding to each head may be fixedly provided, but the imaging optical members are arranged in the arrangement direction of the heads. It may be provided so as to be movable within a range substantially corresponding to the head arrangement range, and in this way, the parts sucked by each head are sequentially imaged. Even when the imaging optical member is moved in this way, it is not necessary to retreat outward from the range substantially corresponding to the head arrangement range, and the moving range of the imaging optical member can be reduced.
なお、上記昇降・変位機構は、例えば、上記ヘッドを垂直方向に対して斜め方向に案内するガイド部と、このガイド部と平行に配置したボールネジと、このボールネジを駆動するモータとを有する。この構造によると、上記モータによるボールネジの駆動により、上記ヘッドがガイドに沿って斜め方向に移動し、昇降とともに水平方向にも変位することとなる。 The lifting / displacement mechanism includes, for example, a guide portion that guides the head in an oblique direction with respect to the vertical direction, a ball screw disposed in parallel with the guide portion, and a motor that drives the ball screw. According to this structure, when the ball screw is driven by the motor, the head moves in an oblique direction along the guide, and is displaced in the horizontal direction as it moves up and down.
あるいは、上記昇降・変位機構は、略垂直方向に昇降可能にヘッドユニットに取り付けられた昇降体と、この昇降体を昇降させる駆動機構と、この昇降体に対して上記ヘッドを揺動変位可能に連結する平行リンク機構と、斜め方向のカム面を有して、ヘッドユニットに固定されたならい動作用カムとを有し、上記昇降体の昇降に伴い上記ヘッドが上記ならい動作用カムのカム面に沿って移動するように構成されていてもよい。この構造によると、上記昇降体の昇降に伴い、上記ヘッドが上記ならい動作用カムのカム面に沿って移動することにより、昇降とともに水平方向にも変位することとなる。 Alternatively, the elevating / displacement mechanism includes an elevating body attached to the head unit so as to elevate in a substantially vertical direction, a drive mechanism for elevating the elevating body, and allowing the head to swing and displace relative to the elevating body. A parallel link mechanism to be coupled; and an operation cam that has an oblique cam surface and is fixed to the head unit. The cam surface of the operation cam when the head is raised and lowered. It may be comprised so that it may move along. According to this structure, the head moves along the cam surface of the follow-up operation cam as the elevating body moves up and down, so that the head is displaced in the horizontal direction along with the up and down movement.
あるいはまた、上記昇降・変位機構は、上記ヘッドを垂直方向に対して斜め方向に案内するとともに、N極、S極の磁極が交互に上記斜め方向に配列された軌道部と、この軌道部と平行に配置され磁極に対向するコア及びこのコアに巻き付けられたコイルとからなるリニアモータを有するものであってもよい。この構造によると、上記コイルに所定の交番電流を流すことにより、上記ヘッドが上記軌道部に沿って斜め方向に移動し、昇降とともに水平方向にも変位することとなる。 Alternatively, the elevating / displacement mechanism guides the head in an oblique direction with respect to the vertical direction, and has an orbital portion in which N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged in the oblique direction, You may have a linear motor which consists of a core arrange | positioned in parallel and facing a magnetic pole, and the coil wound around this core. According to this structure, when a predetermined alternating current is passed through the coil, the head moves in an oblique direction along the track portion, and is displaced in the horizontal direction as it moves up and down.
上記のような部品搬送装置は、表面実装機あるいは部品試験装置に有効に適用される。すなわち、部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機においては、前記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として上記のような部品搬送装置を備えている構成とする。また、部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置においては、前記部品供給部から試験手段に部品を搬送する手段として上記のような部品搬送装置を備えている構成とする。 The component conveying apparatus as described above is effectively applied to a surface mounter or a component testing apparatus. That is, in a surface mounter that transports a component supplied by a component supply unit onto a substrate positioned at a mounting work position and mounts the component at a predetermined position on the substrate, the component is transferred from the component supply unit onto the substrate. It is set as the structure provided with the above component conveyance apparatuses as a means. In addition, in a component testing apparatus that performs various tests by conveying a component supplied in a component supply unit to a test unit, the component conveyance device as described above is provided as a unit for conveying the component from the component supply unit to the test unit. The configuration is as follows.
上記表面実装機においては、さらに以下のような構成を採用することが好ましい。In the surface mounter, it is preferable to further adopt the following configuration.
上記部品供給部から部品を吸着する部品吸着動作に先立ち、上記ヘッドが上昇位置にある状態で、上記部品供給部の吸着ポイントが上記下方撮像用光学部材により撮像される。Prior to a component suction operation for sucking a component from the component supply unit, the suction point of the component supply unit is imaged by the lower imaging optical member in a state where the head is in the raised position.
あるいはまた、上記部品供給部から部品を搬送して基板に装着した後、上記ヘッドが上昇位置にある状態で、上記基板上の装着ポイントが上記下方撮像用光学部材により撮像される。Alternatively, after the components are transported from the component supply unit and mounted on the substrate, the mounting point on the substrate is imaged by the lower imaging optical member while the head is in the raised position.
以上説明したように、本発明によれば、ヘッドユニットが部品を吸着して部品供給位置から目的位置まで搬送する間に、ヘッドユニットに設けられた撮像手段により吸着部品の撮像を行うことができ、しかも、ヘッド昇降時にヘッドと撮像用光学部材との干渉が避けられるようにしつつ、撮像用光学部材を外方へ退避させる必要がないようにしているため、ヘッドユニットに搭載される撮像手段の移動機構を省略もしくは小型化することができる。 As described above, according to the present invention, the picked-up component can be imaged by the image pickup means provided in the head unit while the head unit picks up the component and conveys it from the component supply position to the target position. , Moreover, while such interference between the head and the imaging optical element at the time of head lifting is Ru avoided, since as it is not necessary to retract the optical member for the imaging outwardly, imaging means to be mounted on the head unit The moving mechanism can be omitted or downsized.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明が適用される表面実装機を概略的に示している。同図に示すように、表面実装機(以下、実装機と略す)の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が配置され、プリント基板3がこのコンベア2上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。なお、当実施形態では、基板搬送方向(コンベア2の方向)をX軸方向、水平面上でX軸と直交する方向をY軸方向、XY平面(水平面)と直交する垂直方向をZ軸方向という。
1 and 2 schematically show a surface mounter to which the present invention is applied. As shown in the figure, on a base 1 of a surface mounting machine (hereinafter, abbreviated as a mounting machine), a printed
上記コンベア2の両側には、部品供給部4が配置されている。これらの部品供給部4には、多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、それぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述のヘッドユニット5により電子部品がテープフィーダー4aから取り出されるようになっている。
On both sides of the
上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット5が装備されている。このヘッドユニット5は、部品供給部4とプリント基板3が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、X軸方向及びY軸方向に移動することができるようになっている。
Above the base 1, a component
すなわち、基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット5が移動可能に保持され、このヘッドユニット5に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット5が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。
That is, a fixed
上記ヘッドユニット5には、吸着ノズル16aを先端に備えた複数の実装用ヘッド16が設けられており、図示の例では6本の実装用ヘッド16がX軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。
The
上記各実装用ヘッド16はヘッドユニット本体5aに対して昇降可能とされている。とくに、図3および図4に示すように、後記部品認識用カメラ31との干渉防止のため、実装用ヘッド16が昇降範囲の上方にあるときには下方にあるときの位置に対して水平方向にオフセットした位置となるように、昇降範囲の少なくとも一部において実装用ヘッド16を昇降につれて水平方向に変位させる昇降・変位機構20が設けられている。さらに上記ヘッドユニット5には、吸着ノズル16aに吸着された部品を下方から撮像するための第1の撮像手段30と、部品供給位置もしくは部品装着位置において上記実装用ヘッド16より下方にある撮像対象物を上方から撮像するための第2の撮像手段35とが、各実装用ヘッド16に対してそれぞれ装備されるとともに、実装用ヘッド配列方向一端側の側方に、プリント基板3のフィデューシャルマークを撮像する基板認識カメラ40(図1、図2参照)が装備されている。
Each of the mounting heads 16 can be moved up and down with respect to the head unit
図3および図4を参照しつつ、上記昇降・変位機構20および第1,第2の撮像手段30,35の具体的構造を次に説明する。
The specific structures of the lifting /
上記昇降・変位機構20は、実装用ヘッド16を斜め方向に案内するガイド21と、ボールねじ軸22と、サーボモータ23とを有している。上記ガイド21は、実装用ヘッド16のX軸方向両側において上下所定間隔をおいた2箇所に設けられ、それぞれ、YZ平面上で垂直方向に対して傾斜した方向に延びるように配置された状態で、図外のブラケットを介してヘッドユニット本体5aに固定されている。また、ボールねじ軸22は、ガイド21と平行に延びるように配置された状態で、図外の軸受部材等を介してヘッドユニット本体5aに回転可能に支承されるとともに、サーボモータ23に連結されている。
The lifting /
そして、上記実装用ヘッド16を保持するヘッド取付フレーム24が上記ガイド21に移動可能に支持されるとともに、ヘッド取付フレーム24に設けられたナット部25がボールねじ軸22に螺合することにより、上記サーボモータ23によるボールねじ軸22の回転駆動に伴いヘッド取付フレーム24および実装用ヘッド16がガイド21に沿って斜めに移動するように構成されている。なお、ヘッド取付フレーム24に対して実装用ヘッド16は、ヘッド取付フレーム24の移動範囲と比べて小さい一定小ストロークだけ上下動可能とされて、エアシリンダ26により上記一定小ストロークの上下動が行われるとともに、回転可能とされて、R軸サーボモータ27により回転駆動されるようになっている。さらに実装用ヘッド16には、その下端の吸着ノズル16aに吸着用負圧を導く通路(図示省略)等が設けられている。
A
第1の撮像手段30は、撮像用光学部材としての部品認識用カメラ31を有し、このカメラ31が、実装用ヘッド16の吸着ノズル16aに吸着された部品を垂直下方から撮像し得るように上向きとされた状態で、ヘッドユニット本体5aの下端部に固定されたカメラ取付枠32に取り付けられている。そして、実装用ヘッド16と部品認識用カメラ31との位置関係としては、実装用ヘッド16が昇降範囲の上方(例えば上昇端)にあるときの吸着ノズル16aの略垂直下方となる位置に上記カメラ31が配置され、上記実装用ヘッド16が昇降範囲の下方に移動したときは、吸着ノズル16aとカメラ31とが干渉することなく互いに前後(Y軸方向)にずれるように設定されている。なお、上記カメラ31の周囲には、多数のLED等からなる照明装置33が配設され、実装用ヘッド16が昇降範囲の上方にある状態で吸着ノズル16aに吸着された部品が部品認識用カメラ31によって撮像されるときに、その吸着部品に上記照明装置33から光が照射されるようになっている。
The first image pickup means 30 has a
第2の撮像手段35は、下方撮像用光学部材としての下方状態認識用カメラ36を有し、このカメラ36が、部品供給部での部品吸着直前における吸着ポイントの撮像や、プリント基板への部品装着直後における装着ポイントの撮像を行い得るように、下向きとされた状態で、ヘッドユニット本体5aの上端部に固定されたカメラ取付枠37に取り付けられている。そして、実装用ヘッド16と下方状態認識用カメラ36との位置関係としては、実装用ヘッド16が昇降範囲の下方(例えば下降端)にあるときの吸着ノズル16aの略垂直上方となる位置にカメラ36が配置され、実装用ヘッド16が昇降範囲の上方に移動したときは、カメラ36の光軸と実装用ヘッド16とが互いに前後(Y軸方向)にずれて、実装用ヘッド16がカメラ36の視野から退避するように設定されている。
The second imaging means 35 has a lower
なお、実装用ヘッド16の下方部における吸着ノズル16aの側方には、下方状態認識用カメラ36の撮像対象位置を照らす照明装置38が設けられている。
Note that an
また、上述した実装機には、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUによる制御プログラムなどを予め記憶するROM及び種々のデータを一時的に記憶するRAM等から構成される制御手段が設けられおり、前記サーボモータ9,15,23,27およびカメラ31,36,40は、全てこの制御手段に電気的に接続されている。この制御手段は、上記カメラ31等により撮像された吸着部品の画像に基づき、後に詳述するような撮像対象部分の認識とそれに基づく判別、補正等の処理を行う機能を備えている。そして、実装動作時には、前記サーボモータ9等がこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。
Further, although not shown in the drawings, the mounting machine described above includes a well-known CPU that executes logical operations, a ROM that stores a control program by the CPU in advance, a RAM that temporarily stores various data, and the like. The
次に、上記実装機の実装動作とその中での第1,第2の撮像手段30,35による撮像およびそれに基づく処理について、図3、図4を参照して説明する。 Next, the mounting operation of the mounting machine and the imaging performed by the first and second imaging means 30 and 35 and the processing based thereon will be described with reference to FIGS.
部品実装時には、先ずヘッドユニット5が部品供給部4の上方位置まで移動して、各実装用ヘッド16のノズル16aによりテープフィーダー4aから電子部品を吸着するが、この部品吸着動作に先立ち、実装用ヘッド16が上昇位置にある状態(図3)で、下方状態認識用カメラ36により、テープフィーダー4aの吸着ポイントが撮像される。この場合、実装用ヘッド16が下降したときの吸着ノズル16に対応する位置である吸着ポイントが上記カメラ36で撮像されるが、実装用ヘッド16が上昇位置にある状態では、カメラ36の視野から実装用ヘッド16が退避しているため、吸着ポイントの撮像が支障なく行われる。
At the time of component mounting, the
そして、上記カメラ36により撮像された画像に基づき、吸着ポイントに部品が存在するか否かが判別され、部品が存在しなければ、それに応じた処理として、例えば部品が存在する状態になるまでテープフィーダーのテープの繰出しが行われる。また、吸着ポイントに部品が存在する場合は、テープ内の部品が所定基準位置からずれているか否かが調べられ、ずれている場合はそれに応じた吸着位置の補正量が求められる。
Then, based on the image picked up by the
上記下方状態認識用カメラ36による撮像後には、上記昇降・変位機構20のモータ23によってボールねじ軸22が回転駆動されることにより、実装用ヘッド16が上昇位置から斜め下方に移動し(図4参照)、さらにエアシリンダ26の作動により実装用ヘッド16が斜め移動範囲の終端から一定小ストロークだけ下降して、実装用ヘッド16の下端の吸着ノズル16aが吸着位置に達する。なお、上記吸着位置の補正量が求められている場合は、ヘッドユニット5を微小量動かすことによる吸着位置の補正も行われる。
After the imaging by the lower
実装用ヘッド16が吸着位置まで下降するとテープフィーダーから部品が吸着され、それから、実装用ヘッド下降時とは逆方向にエアシリンダ26の作動と上記昇降・変位機構のモータ23によるボールねじ軸22の回転駆動とが行われることにより、実装用ヘッド16が上昇位置とされる。そして、このような部品吸着動作が複数の実装用ヘッド16について同時に、または順に行われる。
When the mounting
部品吸着後に実装用ヘッド16が上昇位置に達すると、吸着ノズル16aに吸着された部品が部品認識用カメラ31の真上に位置する状態となり、このカメラ31による吸着部品の撮像が行われる。そして、その画像に基づき、吸着部品および吸着状態の良否が判別され、良の場合は部品吸着位置のずれが調べられ、それに応じた装着位置の補正量が求められる。
When the mounting
このような部品認識用カメラ31による吸着部品の撮像とそれに基づく判別および装着位置補正量演算などの処理は、部品吸着後、ヘッドユニット5が移動してプリント基板3上に達するまでの間に行われる。
Such imaging of the picked-up component by the
ヘッドユニット5がプリント基板3上に達すると、装着ポイントに対応する実装用ヘッド16が下降する。具体的には昇降・変位機構20の駆動により実装用ヘッド16が上昇位置から斜め下方に移動し(図4参照)、さらにエアシリンダ26の作動により実装用ヘッド16が一定小ストローク下降して、吸着ノズル16aに吸着されていた部品がプリント基板3表面の装着ポイントに達し、当該部品が装着される。
When the
部品装着後は、実装用ヘッド下降時とは逆方向にエアシリンダ26の作動と上記昇降・変位機構20のモータ23によるボールねじ軸22の回転駆動とが行われることにより、実装用ヘッド16が上昇位置とされる。この状態で、下方状態認識用カメラ36により、プリント基板3上の装着ポイントが撮像され、その画像に基づき、装着ポイントに正しく部品が装着されているかどうかといったことが判定される。そして、1つの実装用ヘッド16による部品の装着と部品装着後の下方状態認識用カメラ36による撮像がすめば次の装着ポイントに移動し、その作業が繰り返されて、各実装用ヘッド16によりそれぞれに対応する装着ポイントに順次部品が装着される。
After the mounting of the components, the
以上のような当実施形態の実装機によると、実装用ヘッド16が上昇位置にあるときは部品認識用カメラ31の真上に吸着ノズル16aが位置して、部品認識用カメラ36による吸着部品の撮像が可能となり、一方、部品吸着時や部品装着時において実装用ヘッド16が下降するときは、昇降・変位機構20の駆動によって実装用ヘッド16が斜めに移動することにより、部品認識用カメラ36との干渉が避けられるため、部品認識用カメラ36を退避させる必要がない。従って、ヘッドユニット5に対して部品認識用カメラ36を固定的に設けておくことができる。
According to the mounting machine of the present embodiment as described above, when the mounting
図5〜図7は、実装用ヘッド16を昇降につれて水平方向に変位させる昇降・変位機構の別の実施形態を示すものである。
5 to 7 show another embodiment of an elevating / displacement mechanism that displaces the mounting
この実施形態の昇降・変位機構50は、ヘッドユニット5の本体5aにZ軸方向のガイド52を介して昇降可能に取り付けられた昇降体51と、この昇降体51を昇降させる駆動機構53と、この昇降体51に対して実装用ヘッド16を揺動変位可能に連結する平行リンク機構54と、ならい動作用カム57とを有している。
The lifting /
上記駆動機構53は、Z軸方向に配置されてサーボモータ53aにより回転駆動されるボールねじ軸53bを有し、昇降体51に設けられたナット部53cが上記ボールねじ軸53bに螺合している。そして、ボールねじ軸53bがサーボモータ53aで駆動されて回転するに伴い、昇降体51がZ軸方向に直線的に移動するようになっている。
The
上記実装用ヘッド16は、昇降体51とは別体のヘッド取付フレーム58に取り付けられ、このヘッド取付フレーム58と昇降体51との間に第1リンク55および第2リンク56が配設されている。これらのリンク55,56は、上下に間隔をおいて互いに平行に配置された状態で、それぞれの両端が昇降体51とヘッド取付フレーム58とに軸55a,55bおよび同56a,56bを介して回動自在に連結されることにより、平行リンク機構54を構成している。この平行リンク機構54により、実装用ヘッド16が垂直に配置された状態を保ちつつ、この実装用ヘッド16を保持するヘッド取付フレーム58が昇降体51に対して揺動変位可能となるように構成されている。
The mounting
また、上記ならい動作用カム57は、ヘッドユニット本体5aに対して固定的に設けられ、中間部にZ軸に対して斜め方向のカム面57aを有し、この斜め方向のカム面57aの上下に垂直方向のカム面57b,57cが連なった形状となっている。このならい動作用カム57に対し、そのカム面57a,57b,57cに接するカムフォロア59がヘッド取付フレーム58に設けられている。さらに、昇降体51とヘッド取付フレーム58との間には、カムフォロア59をならい動作用カム57のカム面57a,57b,57cに押し付ける方向(ヘッド取付フレーム58を昇降体に接近させる方向)に付勢するスプリング60が設けられている。
Further, the
この昇降・変位機構50によると、駆動機構53の駆動によって昇降体51が昇降するに伴い、ヘッド取付フレーム58およびこれに取り付けられた実装用ヘッド16がならい動作用カム57のカム面57a,57b,57cにより規定された方向に移動する。そして、昇降範囲の途中でカムフォロア59が斜めのカム面57aを通過するときに、実装用ヘッド16が斜めに移動することにより、昇降につれて水平方向にも変位することとなる。
According to the lifting /
この実施形態でも、第1の撮像手段30の部品認識用カメラ31は、ヘッドユニット5の下部に固定的に設けられ、実装用ヘッド16が上昇位置にあるとき(図5参照)の吸着ノズル16aの略垂直下方となる位置に配置されており、上記実装用ヘッド16が昇降範囲の下方に移動したときには吸着ノズル16aとカメラ31とが干渉することなく互いに前後(Y軸方向)にずれるように設定されている。
Also in this embodiment, the
また、第2の撮像手段35の下方状態認識用カメラ36は、ヘッドユニット5の上部に固定的に設けられ、実装用ヘッド16が下降位置にあるときの吸着ノズル16aの略垂直上方となる位置に配置されており、実装用ヘッド16が昇降範囲の上方に移動したときにはカメラ36の光軸と実装用ヘッド16とが互いに前後(Y軸方向)にずれて、実装用ヘッド16がカメラ36の視野から退避するように設定されている。
The lower
各撮像手段30,35に対して照明装置33,38が設けられ、またヘッド取付フレーム58にR軸サーボモータ27が設けられている点等は前述の図3、図4に示した実施形態と略同様である。
The
当実施形態によっても、前述の図3、図4に示した実施形態と同様の作用、効果が得られる。 Also in this embodiment, the same operations and effects as those of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 are obtained.
図8は、実装用ヘッドを昇降につれて水平方向に変位させる昇降・変位機構の別の実施形態を示すものである。 FIG. 8 shows another embodiment of a lifting / displacement mechanism that horizontally displaces the mounting head as it moves up and down.
この実施形態の昇降・変位機構は、実装用ヘッドを斜め方向に移動させるように配置されたリニアモータ70により構成されている。すなわち、昇降・変位機構を構成するリニアモータ70は、実装用ヘッド(図示省略)を垂直方向に対して斜め方向に案内するとともに、N極、S極の磁極77が交互に上記斜め方向に配列された軌道部72と、この軌道部72と平行に配置され磁極77に対向するコア75、及びこのコア75に巻き付けられたコイル76を有している。
The lifting / displacement mechanism of this embodiment is constituted by a
上記軌道部72はガイド21と平行に斜めに配置された状態で、ヘッドユニット本体5aに固定されている。また、コア75及びコイル76は、ヘッド取付フレーム24に取り付けられたコイル保持部材54に保持されている。より具体的に説明すると、コイル保持部材74は上ブラケット74aと下ブラケット74bとを分解可能に結合することにより中空状に形成され、ヘッド取付フレーム24にねじ止めされており、このコイル保持部材74の中心部に上記軌道部72の磁極77配設部分が相対移動可能に挿通されるとともに、コイル保持部材74の内部において上記軌道部72の磁極77配設部分の周囲に上記コア75及びコイル76が配設されている。
The
なお、その他の構造については、前述の図3及び図4に示した実施形態と同様であるため、図示及び説明を省略する。 Since other structures are the same as those of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 described above, illustration and description thereof are omitted.
この昇降・変位機構によると、上記コイル76に所定の交番電流を流すことにより、ヘッド取付フレーム24及びこれに取り付けられた実装用ヘッドが上記軌道部72に沿って斜め方向に移動し、昇降とともに水平方向にも変位する。従って、前述の図3、図4に示した実施形態と同様の作用、効果が得られる。
According to this lifting / displacement mechanism, by passing a predetermined alternating current through the
本発明の装置の具体的構造は上記各実施形態に限定されず、種々変更可能であり、以下に他の実施形態を説明する。
(1)上記各実施形態では、実装用ヘッドが上昇位置にあるときの吸着ノズルの略垂直下方となる位置に、第1の撮像手段の撮像用光学部材として部品認識用カメラを配置しているが、この位置にミラーを略45°の角度で配置し、その側方に部品認識用カメラを設置することにより、上記ミラーを介して吸着部品を下方から撮像するようにしてもよい。第2の撮像手段についても、上記各実施形態で示したカメラの位置にミラーを略45°の角度で配置し、その側方にカメラを設置してもよい。
(2)上記各実施形態では、部品認識用カメラをヘッドユニットに対して固定的に設けているが、部品認識用カメラ(あるいはミラーとカメラ)をヘッドユニットに対してヘッド配列方向に移動可能に設けることにより、1つの部品認識用カメラで複数の実装用ヘッドのそれぞれに吸着された部品を順次撮像するようにしてもよい。このようにする場合でも、カメラ等の撮像用光学部材をヘッド配列範囲に略対応する範囲より外方へ退避させる必要はなく、ヘッド配列範囲内で移動可能としておけばよい。
(3)図3、図4に示す実施形態では、実装用ヘッド16を斜め方向に移動させる昇降・変位機構20のほかに、実装用ヘッド16を一定小ストロークだけZ軸方向に昇降させるエアシリンダ26が設けられているが、このエアシリンダ26を省略し、実装用ヘッド16を昇降範囲全体にわたって斜めに移動させるように昇降・変位機構を構成してもよい。(4)上記各実施形態では、表面実装機に適用した場合を示しているが、本発明は、IC等の電子部品に対して各種試験を施す部品試験装置に適用することもできる。すなわち、図示を省略するが、例えば、部品装着用の一または複数のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置に置かれた部品を上記ヘッドにより吸着して試験手段に搬送するとともに、部品吸着後に、ヘッドユニットに搭載した撮像手段により吸着部品を撮像し、その画像の認識に基づき吸着位置の補正等を行うようにした装置があるが、この種の試験装置においては、ヘッドユニットの構成として上記各実施形態に示すようなヘッドユニットと同様の構成を採用することが考えられる。
The specific structure of the apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified. Other embodiments will be described below.
(1) In each of the above embodiments, the component recognition camera is disposed as an imaging optical member of the first imaging means at a position substantially vertically below the suction nozzle when the mounting head is in the raised position. However, by arranging a mirror at this position at an angle of approximately 45 ° and installing a component recognition camera on the side of the mirror, the suction component may be imaged from below via the mirror. Also for the second imaging means, a mirror may be arranged at an angle of about 45 ° at the position of the camera shown in each of the above embodiments, and the camera may be installed on the side thereof.
(2) In each of the above embodiments, the component recognition camera is fixedly provided to the head unit. However, the component recognition camera (or mirror and camera) can be moved in the head arrangement direction with respect to the head unit. By providing, the components picked up by each of the plurality of mounting heads may be sequentially imaged by one component recognition camera. Even in this case, the imaging optical member such as a camera does not need to be retracted outward from the range substantially corresponding to the head arrangement range, and may be movable within the head arrangement range.
(3) In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, in addition to the lifting /
1 基台
3 プリント基板
5 ヘッドユニット
16 実装用ヘッド
16a 吸着ノズル
20 昇降・変位機構
21 ガイド
22 ボールねじ軸
23 サーボモータ
30 第1の撮像手段
31 部品認識用カメラ(撮像用光学部材)
36 下方状態認識用カメラ(下方撮像用光学部材)
50 昇降・変位機構
51 昇降体
54 平行リンク機構
57 ならい動作用カム
70 リニアモータ
72 軌道部
75 コア
76 コイル
77 磁極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
36 Camera for recognizing lower state (optical member for lower image pickup)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方にあるときにはヘッド昇降範囲の下方にあるときの位置に対して水平方向にオフセットした位置となるように、ヘッド昇降範囲の少なくとも一部においてヘッドを昇降につれて水平方向に変位させる昇降・変位機構が設けられるとともに、
吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像するための撮像手段がヘッドユニットに設けられ、この撮像手段は、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方にあるときの吸着ノズルの略垂直下方に位置する撮像用光学部材を有し、
上記ヘッドがヘッド昇降範囲の下方にあるときの吸着ノズルの略垂直上方となる位置に、下方を撮像するための下方撮像用光学部材が配置され、上記ヘッドがヘッド昇降範囲の上方に移動したときには、上記下方撮像用光学部材の光軸と上記ヘッドとが互いに水平方向にずれて、上記ヘッドが上記下方撮像用光学部材の視野から退避することを特徴とする部品搬送装置。 In a component conveying apparatus configured to adsorb a component from a component supply position by the above-mentioned head of a head unit that can move up and down with a suction nozzle provided at the lower end and convey it to a target position. ,
When the head is above the head lifting range, the head is moved horizontally in the head lifting range so that the head is offset horizontally relative to the position below the head lifting range. A lift / displacement mechanism to displace is provided,
The head unit is provided with an image pickup means for picking up an image of the component sucked by the suction nozzle from below, and the image pickup means is located at a position substantially vertically below the suction nozzle when the head is above the head lifting range. have use optical member,
When a lower imaging optical member for imaging the lower part is arranged at a position substantially vertically above the suction nozzle when the head is below the head lifting range, and the head moves above the head lifting range The component conveying apparatus, wherein the optical axis of the lower imaging optical member and the head are displaced from each other in the horizontal direction, and the head retracts from the field of view of the lower imaging optical member .
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