JP4587861B2 - 部品搭載装置 - Google Patents
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Description
本発明は、部品搭載装置、特に配線基板上に電子部品を重ねて搭載する際に適用して好適な部品搭載装置に関する。
一般に、電子部品を配線基板に搭載する際には、電子部品実装装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
従来の電子部品実装装置は、図４に概要を示すように、基板搬送装置１０により部品搭載用の基板Ｓを矢印方向に搬送し、その一部を構成する基板支持装置１２上に位置決めし、固定・支持する。その後、上方に配設されている構造体１４に支持され、ＸＹ方向に移動自在な搭載ユニット１６に固定されているＣＣＤカメラ１８により、部品を搭載する際の指標とする基板Ｓ上のＸＹ方向の絶対座標としての基準マークを認識した後、同ユニット１６に固定されている搭載ヘッド２０に上下動と軸中心回転とが可能に取付けられている吸着ノズル２２により電子部品Ｐを保持し、保持された電子部品Ｐを図示しない認識機能カメラにより画像認識したり、図示しないレーザ認識装置により位置認識して、該保持部品の位置決めを行なった後、該部品Ｐを二次元的に移動させ、基板Ｓ上の所定座標位置に搭載する。以上の動作により目的とする全部品を搭載後、基板Ｓを更に矢印方向に搬送し、搭載作業が終了する。
なお、前記構造体１４は、便宜上簡略化して図示してあるが、搭載ユニット１６をＸ方向に移動させるＸ駆動ガイドと、該ガイドと搭載ユニット１６を一体でＹ軸方向に移動させるＹ駆動ガイドを備えた構成になっている。
しかしながら、前記図４に併記したように、従来の電子部品実装装置では、ＣＣＤカメラ１８が搭載ユニット１６に固定されているために、該ＣＣＤカメラ１８の焦点距離Ｈが一致する高さは、基板支持装置１２に支持されている基板Ｓの上面に固定されている。従って、基板Ｓ上に搭載されている第１部品の上に、更に第２部品を重ねて搭載したいという要請があった場合には、ＣＣＤカメラ１８の焦点距離Ｈが基板Ｓ上の第１部品の上面に一致していないために、該第１部品上に設けられている基準マークの位置を認識できないことになり、結果として第１部品上には正確な位置に第２部品を搭載することができないという問題がある。
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、基板上に搭載された第１部品の上に、更に第２部品を重ねて搭載する際に、該第２部品を第１部品上に正確に位置決めして搭載することができる部品搭載装置を提供することを課題とする。
本発明は、部品搭載用の基板を位置決めし、支持する基板支持装置と、支持された基板の上面に焦点距離が一致され、該基板上面の基準位置を画像認識可能に設定された基板認識カメラと、該基板認識カメラにより画像認識した基準位置に基づいて、ノズルに保持された部品を基板上の所定位置に搭載する搭載ヘッドと、該搭載ヘッド及び前記基板認識カメラを一体で平面方向に移動させる構造体とを備えている部品搭載装置において、前記基板支持装置を下降させる下降手段を備え、該下降手段を駆動させ、前記基板支持装置に支持されている基板の上面より上方の任意高さ位置に、前記基板認識カメラの焦点距離を一致させることを可能にすると共に、前記基板認識カメラにより前記基板の上面を撮像し、画像認識した前記基準位置に基づいて、ノズルに保持された第１部品を該基板上の所定位置に搭載し、前記下降手段を駆動させ、前記基板上に搭載された第１部品の上面に前記基板認識カメラの焦点距離を一致させ、該第１部品の上面の基準マークを撮像し、画像認識して得られる該基準マークの座標を原点として、ノズルに保持された第２部品を前記第１部品上の所定位置に搭載する機能を有しているようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
本発明によれば、基板を支持している基板支持装置を下降させることにより、予め基板上面に一致されていた該カメラの焦点距離を、該基板の上面より上方の任意高さ位置に一致させることを可能としたので、基板上に第１部品を搭載した後、その焦点距離を該第１部品の上面に一致させることが可能となる。従って、前記基板認識カメラにより第１部品の上面に設けられている部品用基準マーク（原点）を画像認識することが可能となるため、該第１部品上の正確な位置に第２部品を搭載することが可能となる。
又、本発明によれば、上記のように基板より上方に位置する第１部品の上に第２部品を搭載する際、カメラ自体を動かさずに焦点距離が一致する高さを変更することが可能となるため、カメラと搭載ヘッドの位置関係を常に一定に維持することができることから、カメラを上昇させて変更する場合に比べ、部品の搭載精度が低下することを防止できる。
図１は、本発明に係る第１実施形態の電子部品実装装置の制御系を含む概要を示すブロック図、図２はその要部を抽出して示す概略正面図である。なお、以下の説明では、前記図４に示した要素と実質的に同一のものについては同一の符号を使用し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の電子部品実装装置においては、図２に示されるように、上流側と下流側の基板搬送装置１０の中間に位置する基板支持装置１２は、搬送方向前方と後方に配設されている基板昇降装置２４により、通常の部品搭載位置（高さ）より下方に移動可能になっている。
この基板昇降装置２４は、基板支持装置１２の前端部と後端部をそれぞれ支持する取付け部２４Ａと、これに螺合されているボールねじ２４Ｂと、該ボールねじ２４Ｂを回転させるモータ２４Ｃとを備えている。
本実施形態においては、装置全体を制御するためのＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むコントローラ（コンピュータ）３０を備え、該コントローラ３０によりＣＣＤカメラ１８と搭載ヘッド２０を一体でＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ移動させるＸ軸モータ３２、Ｙ軸モータ３４、部品Ｐを保持した吸着ノズル２２を上下動させるＺ軸モータ３６、該ノズル２２を軸中心に回転させるθ軸モータ３８、吸着ノズル２２内を負圧にするバキューム機構４０、前記基板昇降装置２４のモータ２４Ｃを駆動する昇降モータドライバ４２が、それぞれ制御されるようになっている。このコントローラ３０には、主記憶装置４４、ディスプレイ４６、キーボード４８Ａ、マウス４８Ｂ等が接続されている。
又、本実施形態においては、ＣＣＤカメラ１８に画像処理装置５０が接続され、該ＣＣＤカメラ１８から入力される画像信号がＡ／Ｄ変換器５０Ａによりデジタル変換された後、ＣＰＵ５０Ｂにより画像処理され、その結果がメモリ５０Ｃにより記憶されると共に、主記憶装置４４から入力される情報を元に各種演算処理が実行され、その結果をディスプレイ４６に表示することが可能になっている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、前記図４に示した従来の場合と同様に、基板Ｓ上に第１部品Ｐ1を搭載し、これ
を親部品とする。
を親部品とする。
次いで、基板Ｓ上に搭載された第１部品Ｐ1上に、第２部品Ｐ2を搭載するために、第１部品Ｐ1自体の原点として基準マークの座標をコントローラ３０に教示する。これは予め教示しておいてもよい。
前述した如く、ＣＣＤカメラ１８は搭載ユニット１６に固定されているため、ＣＣＤカメラ１８の焦点距離Ｈ（ｍｍ）は、基板Ｓの上面に一致し、常に一定となっている。
そこで、図２に示したように高さｈ（ｍｍ）の第１部品Ｐ1が基板Ｓ上に搭載されてい
る場合には、基板昇降装置２４によりこのｈ（ｍｍ）分だけ基板支持装置１２を下降させることにより、該第１部品Ｐ1の上面にＣＣＤカメラ１８の焦点距離Ｈを一致させる。
る場合には、基板昇降装置２４によりこのｈ（ｍｍ）分だけ基板支持装置１２を下降させることにより、該第１部品Ｐ1の上面にＣＣＤカメラ１８の焦点距離Ｈを一致させる。
次に、ＣＣＤカメラ１８により、図３（Ａ）に拡大して示す第１部品Ｐ1の上面に設け
られている基準マークＭを撮像し、画像処理装置５０により画像データとしての濃淡情報を取得し、電子部品実装装置本体における主記憶装置４４に、濃淡情報及び撮像したときのＣＣＤカメラ１８の中心座標を記憶する。
られている基準マークＭを撮像し、画像処理装置５０により画像データとしての濃淡情報を取得し、電子部品実装装置本体における主記憶装置４４に、濃淡情報及び撮像したときのＣＣＤカメラ１８の中心座標を記憶する。
次いで、吸着ノズル２２により第２部品Ｐ2を吸着し、既に主記憶装置４４に記憶してある基板Ｓ上に搭載されている第１部品Ｐ1上の基準マークＭの座標に移動し、該基準マークＭの指定された領域を撮像し、前段階の教示で装置メモリ上に格納されている基準マークＭの座標との相関をとり、最も相関値が高い位置を照合位置とする。
その後、吸着ノズル２２に保持されている第２部品Ｐ2は、この照合された基準マークＭの中心座標を基準（原点）として、図３（Ｂ）に示すように予め入力されている座標（ｘ，ｙ）の位置に該第２部品Ｐ2の中心が一致するように搭載する。
以降、同様の搭載工程では、最初に行なった教示工程の情報に基づいて、第１部品Ｐ1と同種の部品を搭載すると共に、搭載された部品上に第２部品Ｐ2と同種の部品を搭載する。
以上詳述した本実施形態においては、ＸＹ方向の位置精度は基板支持装置１２により維持されており、しかも、ＣＣＤカメラ１８の焦点距離が一致する位置を変更するために、該ＣＣＤカメラ１８自体を移動させないようにしていることから、吸着ノズル２２との位置関係を常に一定に保持することが可能となり、部品の搭載精度を向上することが可能となる。
以上説明した如く、本実施形態によれば、基板支持装置１２を下降させることにより、基板Ｓ上に搭載されている第１部品の上面に、搭載ヘッド２０に固定されているＣＣＤカメラ１８の焦点を合わせることが可能となる。このように焦点を合わせることにより、第１部品Ｐ1の基準マークＭの認識が可能となることから、基板Ｓ上に第１部品を搭載した後、該基板とは高さが異なる第１部品上に第２部品を高精度に搭載することが可能となる。
１０…基板搬送装置
１２…基板支持装置
１４…構造体
１６…搭載ユニット
１８…ＣＣＤカメラ
２０…搭載ヘッド
２２…吸着ノズル
２４…基板昇降装置
２４Ａ…取付け部
２４Ｂ…ボールねじ
２４Ｃ…モータ
３０…コントローラ
Ｓ…基板
Ｐ…部品
Ｐ1…第１部品
Ｐ2…第２部品
１２…基板支持装置
１４…構造体
１６…搭載ユニット
１８…ＣＣＤカメラ
２０…搭載ヘッド
２２…吸着ノズル
２４…基板昇降装置
２４Ａ…取付け部
２４Ｂ…ボールねじ
２４Ｃ…モータ
３０…コントローラ
Ｓ…基板
Ｐ…部品
Ｐ1…第１部品
Ｐ2…第２部品
Claims (1)
- 部品搭載用の基板を位置決めし、支持する基板支持装置と、
支持された基板の上面に焦点距離が一致され、該基板上面の基準位置を画像認識可能に設定された基板認識カメラと、
該基板認識カメラにより画像認識した基準位置に基づいて、ノズルに保持された部品を基板上の所定位置に搭載する搭載ヘッドと、
該搭載ヘッド及び前記基板認識カメラを一体で平面方向に移動させる構造体とを備えている部品搭載装置において、
前記基板支持装置を下降させる下降手段を備え、
該下降手段を駆動させ、前記基板支持装置に支持されている基板の上面より上方の任意高さ位置に、前記基板認識カメラの焦点距離を一致させることを可能にすると共に、
前記基板認識カメラにより前記基板の上面を撮像し、画像認識した前記基準位置に基づいて、ノズルに保持された第１部品を該基板上の所定位置に搭載し、
前記下降手段を駆動させ、前記基板上に搭載された第１部品の上面に前記基板認識カメラの焦点距離を一致させ、該第１部品の上面の基準マークを撮像し、画像認識して得られる該基準マークの座標を原点として、ノズルに保持された第２部品を前記第１部品上の所定位置に搭載する機能を有していることを特徴とする部品搭載装置。
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