JP6259274B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に装着された蛍光体を備えたＬＥＤ素子を覆うように、前記ＬＥＤ素子が発光する光を拡散する光拡散用レンズを装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記基板上に装着する部品装着装置に関する。

その本体の上面中央部に半球状の光拡散用レンズを備えたＬＥＤ素子を基板上に装着する部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。また、前記基板上にＬＥＤ素子を装着した後、この装着されたＬＥＤ素子を覆うように光拡散用レンズを前記基板上に装着するようにした技術も知られている。この場合において、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を覆うように、前記光拡散用レンズを前記基板上に装着するに際して、前記基板に形成された配線パターンや、前記ＬＥＤ素子の外形を基準に装着することが考えられる。

特開２０１１−１６５８３４号公報

しかし、前記配線パターンを基準にしたり、ＬＥＤ素子の外形を基準にして、前記光拡散用レンズを装着する場合には、ＬＥＤ素子の発光部である蛍光部と前記配線パターンやＬＥＤ素子の外形とは必ずしも、一致しないため、発光部と前記光拡散用レンズとの光軸ズレが発生するという問題が考えられる。

そこで、ＬＥＤ素子の発光部の位置を精度良く認識し、発光部と光拡散用レンズとの光軸ズレを極力僅かに抑え、光軸精度の高い光拡散用レンズの基板上への装着を行うことを目的とする。

このため第１の発明は、 基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
前記装着ヘッドに取り付けられたカメラと、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を青色光で照明する照明灯とを設け、前記照明灯からの青色光の照明によって生じる前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を前記カメラの撮像面に入射し、前記ＬＥＤ素子の位置を当該蛍光体の像から認識することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記カメラは、前記基板の位置を認識するために前記基板に付された基板認識マークを撮像する基板認識カメラであることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過して前記青色光をカットするフィルタを、当該ＬＥＤ素子と前記カメラの撮像面との間であって、当該ＬＥＤ素子を照明する照明灯よりも前記カメラの撮像面側に備えたことを特徴とする。

第４の発明は、第１または第３の発明において、前記蛍光体の像から得られた蛍光体の位置を前記ＬＥＤ素子の位置として認識し、当該蛍光体の中心と前記光拡散用レンズの光軸とが一致するように、前記光拡散用レンズを基板上に装着することを特徴とする。

本発明は、ＬＥＤ素子の発光部の位置を精度良く認識し、光軸精度の高い光拡散用レンズの基板上への装着を行うことができる。

電子部品装着装置の平面図である。 照明灯を点灯させて青色光をプリント基板上に装着されたＬＥＤ素子に照射した状態の簡略説明図である。 照明灯を点灯させてＬＥＤ素子を撮像したときの撮像結果の図である。 光拡散用レンズを装着ヘッドの吸着ノズルが吸着している状態図である。 プリント基板上に装着されたＬＥＤ素子を覆うように光拡散用レンズを前記プリント基板上に装着した状態の縦断面図（Ａ）と、同状態の平面図（Ｂ）である。 第２の実施形態における照明灯をＬＥＤ素子に照射した状態の簡略説明図である。

以下、図面に基づき本発明の第１の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図であり、電子部品装着装置１の装置本体２上の前部及び後部には部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが４つのブロックに分かれて複数並設されている。部品供給装置３Ａはレーン番号（部品供給ユニットの配置番号）が１００番台であり、部品供給装置３Ｂはレーン番号が２００番台であり、部品供給装置３Ｃはレーン番号が３００番台であり、部品供給装置３Ｄはレーン番号が４００番台である。

前記各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、取付台であるカート台のフィーダベース上に部品供給ユニット５を多数並設したものであり、部品供給側の先端部が基板としてのプリント基板Ｐの搬送路に臨むように前記装置本体２に連結具（図示せず）を介して着脱可能に配設され、この連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。

そして、各部品供給装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、部品供給側の先端部が装着ヘッド６のピックアップ領域（部品の取出し領域）に臨むように配設されており、各部品供給ユニット５は前記カート台に回転自在に載置した供給リールに巻回した状態で順次繰り出された収納テープに所定間隔で開設した送り孔にその歯が嵌合した送りスプロケットを所定角度回転させて収納テープを部品の部品吸着取出位置まで送りモータにより間欠送りするテープ送り機構と、剥離モータの駆動により吸着取出位置の手前でキャリアテープからカバーテープを引き剥がすためのカバーテープ剥離機構とを備え、カバーテープ剥離機構によりカバーテープを剥離してキャリアテープの収納部に装填された部品を順次部品吸着取出位置へ供給して先端部から後述する保持具としての吸着ノズル１１により取出し可能である。

そして、手前側の部品供給装置３Ｂ、３Ｄと奥側の部品供給装置３Ａ、３Ｃとの間には、基板搬送機構を構成する２つの供給コンベア、位置決め部８、８（コンベアを有する）及び排出コンベアが設けられている。前記各供給コンベアは上流より受けた各プリント基板Ｐを前記各位置決め部８に搬送し、この各位置決め部８で位置決め機構（図示せず）により位置決めされた各基板Ｐ上に部品が装着した後、各排出コンベアに搬送し、その後下流側装置に搬送する。なお、前記位置決め機構により、プリント基板Ｐは前後左右方向（平面方向）、上下方向（垂直方向）の位置決めがされる。

Ｙ方向にＹ軸駆動モータによりガイドレール９に沿って移動する各ビーム１０にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸駆動モータにより移動する装着ヘッド６が設けられ、この装着ヘッド６には複数本の吸着ノズル１１が設けられる。そして、前記装着ヘッド６には前記吸着ノズル１１を上下動させるための上下軸駆動モータが搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸駆動モータが搭載されている。従って、装着ヘッド６の吸着ノズル１１はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、鉛直軸回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。

１２は部品認識カメラで、各種部品が吸着ノズル１１に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために前記吸着ノズル１１に吸着保持された部品を撮像する。１９は前記装着ヘッド６に設けられた基板認識カメラで、プリント基板Ｐに付された位置決めマーク等を撮像する。そして、各前記カメラ１２、１９により撮像された画像は、認識処理装置により認識処理される。

図２において、２０は前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１に斜め上方から青色の光（以下、青色光という。）を照射する複数個の照明灯で、前記ＬＥＤ素子２１を平面視した場合における最長部の長さより長い間隔を置いて配設される。この複数個の照明灯２０は、所定間隔を存して一列に複数個配設した照明灯２０の群を対向するように、前記間隔を置いて前記装着ヘッド６に二列配設するようにしてもよいし、前記間隔を直径とする円周上に環状に所定の間隔を存して複数個配設するようにしてもよい、
２２は前記基板認識カメラ１９の下面に取り付けられる鏡筒で、内部に反射像を結像するためのレンズ２３が配設されている。

そして、前記照明灯２０からの青色光（例えば波長が４７０±２０ｎｍ）が周囲から前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射されると、前記ＬＥＤ素子２１の上面の略中央に設けられ例えば黄色の蛍光体２１Ａからは光がほとんど反射しなく、明度が高い色の可視光ＶＬ（人間の眼で見ることができる光であり、波長が３３０から７８０ｎｍの光）が蛍光体２１Ａの周囲の部分である白色或いは白色に近い明度が高い色のモールド部２１Ｂから反射する。なお、本実施形態では、前記蛍光体２１Ａは平面視円形状であるが、矩形状、その他の形状のものでもよい。即ち、蛍光体２１Ａが発光する可視光はモールド部２１Ｂから反射される青色光の可視光よりも少ない。

従って、例えば白色のモールド部２１Ｂからの可視光の光が前記レンズ２３を介して前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射するが、例えば黄色の蛍光体２１Ａからの可視光は僅かであり、モールド部２１Ｂからの可視光より大幅に少ない。この結果、図３に示したように、カメラの視野内で、モールド部２１Ｂが明るく映り、モールド部２１Ｂに囲まれた前記ＬＥＤ素子２１の蛍光体（発光部）２１Ａの部分（図３においてハッチングを付した部分）は暗く映り、この暗く写った蛍光体２１Ａの部分のみの位置を前記認識処理装置により認識することができる。

２５は前記ＬＥＤ素子２１から発せられる光を拡散するための光拡散用レンズであり、前記プリント基板Ｐ上に装着された前記ＬＥＤ素子２１を上方から覆うように前記プリント基板Ｐ上に装着される。この光拡散用レンズ２５は平面視円形状を呈し、下面中央部を上方へ凹ませたＬＥＤ素子２１を収納するための収納部２５Ａと、前記プリント基板Ｐに接着剤を介して固定される周縁部の平面部２５Ｂとを備え、この光拡散用レンズ２５の中心軸線が光軸ＣＬとなる。

ここで、部品（電子部品）の装着動作について簡単に説明すると、前記プリント基板Ｐが上流装置より供給コンベアを介して位置決め部８に搬送されて位置決め固定され、装着順毎の装着データに従い、装着ヘッド６が移動して、電子部品の部品種に対応した吸着ノズル１１が装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット５から吸着して取出す。

詳述すると、この場合、部品が前記ＬＥＤ素子２１である場合には、装着ヘッド６の吸着ノズル１１が装着順序に従って装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット５上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向はＹ軸駆動モータが駆動してビーム１０が移動し、Ｘ方向はＸ軸駆動モータが駆動して装着ヘッド６が移動し、既に所定の部品供給ユニット５は送りモータ及び剥離モータが駆動されて部品吸着取出位置にて前記ＬＥＤ素子２１が取出し可能状態にあるため、上下軸駆動モータが所定の前記吸着ノズル１１を下降させて前記ＬＥＤ素子２１を吸着して取出し、次に装着ヘッド６は上昇する。

そして、同様に、装着ヘッド６の他の吸着ノズル１１でその他の電子部品も部品供給ユニット５から取出す。

そして、前記吸着ノズル１１は位置決め部８にて位置決めされたプリント基板Ｐ上の所定位置に前記ＬＥＤ素子２１及びその他の電子部品を装着するように移動するが、この装着ヘッド６の移動途中において、装着ヘッド６が移動しながら部品認識カメラ１２の上方位置を通過する際に吸着ノズル１１に吸着保持された前記ＬＥＤ素子２１等が部品認識カメラ１２により撮像される（フライ認識）。

そして、この撮像結果に基づいて前記ＬＥＤ素子２１等が当該吸着ノズル１１に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき認識処理装置により認識処理されるが、Ｙ軸駆動モータ及びＸ軸駆動モータを駆動させて前記ＬＥＤ素子２１等を保持した吸着ノズル１１はプリント基板Ｐまで移動する。プリント基板Ｐ上へ前記ＬＥＤ素子２１等を装着する前に、基板認識カメラ１９がプリント基板Ｐに付された認識マークを撮像し、認識処理装置により認識処理されてプリント基板Ｐの位置が把握される。

従って、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置認識結果及び前記ＬＥＤ素子２１の位置認識処理結果を加味して、制御装置によりＹ軸駆動モータ、Ｘ軸駆動モータ及びθ軸駆動モータが補正制御され、各装着ヘッド６の吸着ノズル１１が位置ずれを補正しつつ、それぞれ前記ＬＥＤ素子２１等がプリント基板Ｐ上の所定位置に装着される。

そして、プリント基板Ｐ上へのＬＥＤ素子２１を含めた全ての部品（電子部品）の装着を終えると、各位置決め部８から各排出コンベアに搬送し、その後下流側装置に搬送される。

一方、この電子部品装着装置１の下流において、同じ電子部品装着装置１が配設された部品実装ラインが構成されており、以上のように前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１を覆うように、前記光拡散用レンズ２５を前記プリント基板Ｐ上に装着する動作について、以下説明する。

即ち、前記部品供給ユニット５の部品吸着取出位置に供給された前記光拡散用レンズ２５を前記吸着ノズル１１が吸着して取出す（図４参照）。そして、前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１の上方に前記基板認識カメラ１９を移動させた後、前記照明灯２０が点灯し、照明灯２０から青色光が前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射される。

すると、前記ＬＥＤ素子２１上面の蛍光体２１Ａの周囲の白色或いは白色に近く明度が高い色のモールド部２１Ｂから可視光が発生すると共に、青色光の蛍光体２１Ａの部分（図３においてハッチングを付した部分）での反射は僅かに抑えられる。即ち、照明灯２０の照明によりモールド部２１Ｂから反射する可視光である青色光のほうが、照明灯２０の青色光が照射された蛍光体２１Ａから発生する可視光よりも明るい。従って、モールド部２１Ｂからの光がレンズ２３を介して基板認識カメラ１９の撮像面に入射することになる（図２参照）。この結果、図３に示した撮像結果の図のように、矩形の撮像画像２３Ａ内にＬＥＤ素子２１のモールド部２１Ｂが明るく映り、蛍光体２１Ａは暗く写る。

従って、ＬＥＤ素子に例えば赤色光を照射した場合には、蛍光体２１Ａに達した赤色光が蛍光体２１Ａで反射し、蛍光体２１Ａとモールド部２１Ｂとの明度差（諧調差）が少なく、蛍光体２１Ａ部分の認識が困難な場合でも、青色光をＬＥＤ素子２１に照射した場合には、蛍光体２１Ａとモールド部２１Ｂとの境界の明度差を極力大きくすることができ、この蛍光体２１Ａ部分のみの位置を認識処理装置により認識することができる。

また、上述したＬＥＤ素子と種類が異なり、蛍光体２１Ａの部分の明度が上述したＬＥＤ素子の蛍光体より明るかった場合にも、図２に示したように、ＬＥＤ素子２１にモールド部２１Ｂに照明灯２０から青色光が照射されると、上述したように、ＬＥＤ素子２１上面の蛍光体２１Ａの周囲の白色或いは白色に近く明度が高い色のモールド部２１Ｂは青色光を反射して蛍光体２１Ａ部分より明るく光る。この結果、モールド部（発光面）２１Ｂが蛍光体２１Ａの部分より明るく映り、蛍光体２１Ａとモールド部２１Ｂとの境界の明度差を確保することができ、この結果、蛍光体２１Ａ部分のみの位置を認識処理装置により認識することができる。

従って、上述した認識結果に基づいて、装着ヘッド６及び吸着ノズル１１を移動させて、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光拡散用レンズ２５の中心軸線である光軸ＣＬと蛍光体２１Ａの中心（または蛍光体２１Ａの平面視の重心位置）とを一層確実に一致させることができ、この一致された状態で、ＬＥＤ素子２１を収納部２５Ａ内に収納させて上方から覆うように、光拡散用レンズ２５をプリント基板Ｐの上に装着することができる。
即ち、蛍光体２１Ａを有するＬＥＤ素子２１の位置が蛍光体２１Ａの像から認識され、蛍光体２１Ａの中心と光拡散レンズ２５の光軸が一致するようにＬＥＤ素子２１に合わせＬＥＤ素子２１を覆うようにプリント基板Ｐ上に光拡散レンズ２５を装着できる。
次に、第２の実施形態について説明する。

上述の第１の実施形態と同様な構成については第１の実施形態と同じ符号を用いる。
図６において、照明灯２０は前記プリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１に斜め上方から青色光ＢＬを照射する複数個の照明灯であり、前記基板認識カメラ１９の下面に取り付けられる鏡筒２２を有する。２４はフィルタで、青色光ＢＬを反射させて透過させないでカットしてこの青色光ＢＬが前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射しないようにするもので、前記装着ヘッド６に取り付けられる。

フィルタ２４は青色の波長の光のみをカットするものであってもまた青色の波長の光及び青色より波長の短い光をすべてカットするものであってもよい。あるいは、フィルタ２４は青色光の波長をカットすると共に、青色光を照射したことにより蛍光体２１Ａより発光される可視光の青色でない波長の光をもカットするものであってこの可視光の一部の波長の光は透過するものであってもよい。

このフィルタ２４は、前記照明灯２０からの青色光ＢＬを前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射する際に、このＬＥＤ素子２１と前記基板認識カメラ１９との間に位置することとなるように前記装着ヘッド６に配設される。フィルタ２４Ａとして点線で示すように、前記鏡筒内において前記レンズ２３と前記基板認識カメラ１９との間に配設してもよい。このフィルタ２４あるいはフィルタ２４Ａはモールド部２１Ｂから反射される青色光ＢＬをカットするのであるが、当然照明灯２０から直接照射される青色光ＢＬをもカットする。フィルタ２４、２４ＡはＬＥＤ素子２１と基板認識カメラ１９の撮像面との間にあって、ＬＥＤ素子２１を照明する照明灯２０よりも基板認識カメラ１９の撮像面側に備えられている。

そして、前記照明灯２０からの青色光ＢＬが前記プリント基板Ｐ上の前記ＬＥＤ素子２１に照射されると、前記ＬＥＤ素子２１上面の発光体である蛍光体２１Ａから青色光以外の波長も含む可視光ＶＬ（人間の眼で見ることができる光。波長が３３０から７８０ｎｍ）が発生すると共にその他の部分（モールド部２１Ｂ等）からは青色光ＢＬが反射することとなる。

フィルタ２４は青色の波長の光のみをカットするものであってもまた青色の波長の光及び青色より波長の短い光をすべてカットするものであってもよい。あるいは、フィルタ２４は青色光の波長をカットすると共に、青色光ＢＬを照射したことにより蛍光体２１Ａより発光される可視光ＶＬの青色でない波長の光をもカットするものであってこの可視光の他の一部の波長の光は透過するものであってもよい。

従って、前記基板認識カメラ１９とプリント基板Ｐとの間に位置することとなる前記フィルタ２４によって、青色光ＢＬはカットされて、前記蛍光体２１Ａからの可視光ＶＬであってフィルタ２４でカットされない波長の光のみが前記レンズ２３を介して前記基板認識カメラ１９の撮像面に入射することとなる。この結果、前記ＬＥＤ素子２１の蛍光体（発光面）２１Ａのみ明るく映り、この蛍光体２１Ａ部分のみの位置を前記認識処理装置により認識することができる。

この後、第１の実施形態と同様にプリント基板Ｐ上に装着されたＬＥＤ素子２１の蛍光体２１Ａの位置が認識され、光拡散用レンズ２５の光軸を蛍光体２１Ａに合わせてプリント基板Ｐ上に装着することができる。即ち、蛍光体２１Ａを有するＬＥＤ素子２１の位置が蛍光体２１Ａの像から認識され、蛍光体２１Ａの中心と光拡散レンズ２５の光軸が一致するように、ＬＥＤ素子２１に合わせＬＥＤ素子２１を覆うようにプリント基板Ｐ上に光拡散レンズ２５を装着できる。
照明灯２０が照射するのは青色光ＢＬのみであり、その青色光ＢＬをカットするのでＬＥＤ素子２１のモールド部２１Ｂでの反射光がほとんどなくなり、蛍光体２１Ａ（発光面）からの可視光ＶＬが暗くてもその周りのモールド部２１Ｂよりは明るくなり、蛍光体２１Ａの範囲の認識が可能となる。または、照明灯２０の青色光ＢＬの照度を上げ、蛍光体２１Ａからの可視光ＶＬをより明るくすることができれば、照明灯２０の照射する青色光ＢＬのモールド部２１Ｂからの反射光はカットされるので、蛍光体２１Ａをよりはっきり撮像することができる。
さらには、青色光の照度を上げなくても十分に明るい可視光を発光する蛍光体２１Ａを有するＬＥＤ素子であれば、フィルタ２４あるいはフィルタ２４Ａを使用して蛍光体２１Ａの部分のみが明るい画像を撮像できる。

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。

１ 電子部品装着装置
６ 装着ヘッド
１９ 基板認識カメラ
２０ 照明灯
２１ ＬＥＤ素子
２１Ａ 蛍光体（発光部）
２１Ｂ モールド部
２４、２４Ａ フィルタ
２５ 光拡散用レンズ

Claims (5)

1. 基板上に装着され発光面に蛍光体を有するＬＥＤ素子の位置を認識し、当該蛍光体からの光を拡散する光拡散用レンズを、装着ヘッドに設けられた部品保持具により前記ＬＥＤ素子を覆うように基板上に装着する部品装着装置において、
   前記装着ヘッドに取り付けられたカメラと、前記基板上に装着されたＬＥＤ素子を青色光で照明する照明灯とを設け、
   前記照明灯からの青色光の照明によって生じる前記ＬＥＤ素子の蛍光体と前記蛍光体の周囲のモールド部からの光を前記カメラの撮像面に入射し、前記カメラの撮像面に入射する光の明度が、前記ＬＥＤ素子の前記モールド部の方が前記蛍光体よりも高いことを利用して前記蛍光体の像を認識し、前記ＬＥＤ素子の位置を該蛍光体の像から認識することを特徴とする部品装着装置。
2. 前記カメラは、前記基板の位置を認識するために前記基板に付された基板認識マークを撮像する基板認識カメラであることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
3. 前記ＬＥＤ素子の蛍光体からの光を透過して前記青色光をカットするフィルタを、当該ＬＥＤ素子と前記カメラの撮像面との間であって、当該ＬＥＤ素子を照明する照明灯よりも前記カメラの撮像面側に備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
4. 前記蛍光体の像から得られた蛍光体の位置を前記ＬＥＤ素子の位置として認識し、当該蛍光体の中心と前記光拡散用レンズの光軸とが一致するように、前記光拡散用レンズを基板上に装着することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の部品装着装置。
5. 前記蛍光体は、白色又は白色に近い前記モールド部の上面に、設けられている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の部品装着装置。

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