JPH056910A

JPH056910A - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JPH056910A
Application number: JP15071391A
Authority: JP
Inventors: Akira Koike; 明小池
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】電子部品を保持する吸着ノズルと基板の像を撮
像装置に導く鏡筒とを一体化し、装着ヘッドの構成を簡
略化することが可能な部品装着装置を提供することにあ
る。【構成】コンベア１４と基板１９との間で移動する装着
ヘッド２０と、装着ヘッド２０と一体に移動するＣＣＤ
カメラ２５と、装着ヘッド２０に一体に取付けられチッ
プ部品６３の像或いは基板１９の像をＣＣＤカメラ２５
に導く鏡筒２４と、対象となるチップ部品６３の種類に
応じ装着ヘッド２０に選択的に取付けられチップ部品６
３を吸着ノズル４３の先端に吸着する複数種のノズルユ
ニット３９、５５、５６と、位置認識用のレンズ６１を
備えノズルユニット３９、５５、５６と取換えられて装
着ヘッド２０に取付けられるレンズユニット５９とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、チップ状の電
子部品を装着ヘッドに保持して搬送するとともに、保持
された電子部品の位置認識を画像処理により行う電子部
品装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板の所定位置に電子部品を正確に装着
するためには、基板の位置を予め正確に計算する必要が
ある。

【０００３】また、基板の位置を計算する方法として、
例えば基板の２つ以上の箇所に基準となるマ−クを設
け、このマ−クをＣＣＤカメラに取込み、マ−クの位置
を基にして基板の位置を計算する方法がある。そして、
この方法においては、吸着ノズルを有する装着ヘッドが
電子部品を吸着ノズルの先端に吸着して保持し、保持さ
れた電子部品の様子が画像処理されて電子部品が認識さ
れる。

【０００４】つまり、従来は、図６に示すように、電子
部品を吸着する吸着ノズル１と、基板２に設けられたマ
−クの像をＣＣＤカメラ３に導く鏡筒４とが別々に備え
られており、吸着ノズル１と鏡筒４とは、ＸＹ方向に移
動する装着ヘッド５によって支持されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように吸着ノズ
ル１と鏡筒４とを別々に備えた従来の電子部品装着装置
６においては、装着ヘッド５の全体的な大きさが大とな
り、装着ヘッド５が重く、装着ヘッド５の移動スピ−ド
を高めることが困難だった。また、装着ヘッド５の構成
が複雑であり、装着ヘッド５が高価だった。

【０００６】本発明の目的とするところは、電子部品を
保持する吸着ノズルと基板の像を撮像装置に導く鏡筒と
を一体化し、装着ヘッドの構成を簡略化することが可能
な部品装着装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、電子部品と基板とを位置認識し
て電子部品を基板に装着する電子部品装着装置におい
て、電子部品を供給する部品供給部と、基板を搬送して
所定位置に供給する基板搬送部と、部品供給部と基板と
の間で移動する装着ヘッドと、装着ヘッドと一体に移動
する撮像装置と、装着ヘッドに一体に取付けられ電子部
品の像或いは基板の像を撮像装置に導く鏡筒と、吸着ノ
ズルと電子部品位置認識用のレンズとを備え対象となる
電子部品の種類に応じ装着ヘッドに選択的に取付けられ
電子部品を吸着ノズルの先端に吸着する複数種のノズル
ユニットと、基板位置認識用のレンズを備えノズルユニ
ットと取換えられて装着ヘッドに取付けられるレンズユ
ニットとを備えたことにある。

【０００８】こうすることによって本発明は、電子部品
を保持する吸着ノズルと基板の像を撮像装置に導く鏡筒
とを一体化でき、装着ヘッドの構成の簡略化を可能にし
たことにある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５に基づ
いて説明する。

【００１０】図１〜図５は本発明の一実施例を示してお
り、図１中の符号１１は電子部品装着装置（以下、装着
装置と称する）である。この装着装置１１は架台１２上
に、部品供給部としてのテ−プフィ−ダ１３、基板搬送
部としてのコンベア１４、および、ＸＹロボット１５を
有している。

【００１１】これらのうち、テ−プフィ−ダ１３には、
複数の部品装着テ−プ１６…（２つのみ図示）が保持さ
れている。各テ−プ１６…は供給リ−ル１７…の回転に
伴って走行し、巻取リ−ル１８…によって巻取られる。

【００１２】上記コンベア１４は、ガイド１４ａ、１４
ａにより案内しながら、基板１９を架台１２の外側から
中央部に搬送する。そして、コンベア１４は基板１９を
架台１３の上面の中央部で保持する。上記ＸＹロボット
１５は装着ヘッド２０を保持しており、この装着ヘッド
２０をテ−プフィ−ダ１３とコンベア１４との間で、Ｘ
Ｙ方向に任意に移動させる。

【００１３】テ−プフィ−ダ１３とコンベア１４との間
には、固定照明部２１が設けられている。この固定照明
部２１は、直管状の発光体２２と矩形板状の拡散板２３
とにより構成されている。さらに、固定照明部２１は拡
散板２３を発光体２２の上方に位置させており、発光体
２２を拡散板２３によって覆い隠している。また、発光
体２２はその軸方向をコンベア１４の搬送方向に沿わせ
ており、拡散板２３はその長手方向を発光体２２の軸方
向に略一致させている。図２中に示すように、テ−プフ
ィ−ダ１３、コンベア１４、および、照明部２１は略同
程度の高さに配置されている。前記装着ヘッド２０の構
成が図２及び図３に示されている。

【００１４】装着ヘッド２０は、軸心を上下に向けた中
空で円形な鏡筒２４と、この鏡筒２４の上方に配置され
その光軸を鏡筒２４の光軸に略一致させた撮像装置とし
てのＣＣＤカメラ２５とを有している。そして、鏡筒２
４とＣＣＤカメラ２５とは、ＸＹロボット１５に固定さ
れたヘッドボデ−２６によって保持されている。

【００１５】つまり、ヘッドボデ−２６にはＺモ−タ２
７と、このＺモ−タ２７に連結されたボ−ルねじ２８と
が取付けられている。さらに、ボ−ルねじ２８はスライ
ドブロック２９を連結されており、このスライドブロッ
ク２９は鏡筒２４を保持している。そして、Ｚモ−タ２
７の駆動力がボ−ルねじ２８を介してスライドブロック
２９および鏡筒２４に伝達され、鏡筒２４がスライドブ
ロック２９と一体に上下方向、即ちＺ方向に位置決めさ
れる。

【００１６】鏡筒２４は、上端部に透明ガラス３０を取
付けられており、透明ガラス３０によって上端部を気密
的に塞がれている。そして、鏡筒２４は下端部を開放し
ている。

【００１７】また、ＣＣＤカメラ２５はステ−３１を介
してヘッドボデ−２６に固定されている。そして、ＣＣ
Ｄカメラ２５は装着ヘッド２０と一体にＸＹ方向へ移動
する。さらに、ＣＣＤカメラ２５と鏡筒２４との距離
は、鏡筒２４のＺ方向への変位に伴って変化する。ここ
で、ＣＣＤカメラ２５を変位可能に取付けて鏡筒２４の
変位に追従させてもよい。

【００１８】上記スライドブロック２９にはθモ−タ３
２が取付けられており、このθモ−タ３２の回転力は駆
動側ギヤ３３から、鏡筒２４に同軸的に外装された従動
側ギヤ３４へ伝達される。そして、鏡筒２４が従動側ギ
ヤ３４と一体に回動変位し、θ方向に位置決めされる。
また、鏡筒２４とスライドブロック２９との間には環状
のブッシュ３５、３５が介在しており、鏡筒２４はスラ
イドブロック２９に対して回動変位する。

【００１９】さらに、前記ＣＣＤカメラ２５の向きは下
方に設定されており、ＣＣＤカメラ２５の光学系の焦点
は、透明ガラス３０を通して鏡筒２４の下方に合せられ
る。また、図４に示すように画像処理部３６がＣＣＤカ
メラ２５と接続されており、この画像処理部３６にモニ
タ３７が接続されている。また、画像処理部３６はメイ
ンコントロ−ラ３８に接続されている。

【００２０】図２中に符号３９で示すのはノズルユニッ
トであり、符号４０で示すのはこのノズルユニット３９
を鏡筒２４に保持するノズルユニット保持機構部（以
下、保持機構部と称する）である。

【００２１】ノズルユニット３９は鏡筒２４に対して別
体に形成されたもので、鏡筒２４と同様な形状の筒体か
らなる本体４１、レンズとしての凸レンズ４２、およ
び、筒状の吸着ノズル４３により構成されている。本体
４１は外周部に凹陥部４４を形成されるとともに、上端
部を鏡筒２４の下端に形成された段差部４５に係合させ
ている。

【００２２】また、凸レンズ４２は本体４１の内側に収
納されるとともに、その外周部を本体４１の内周部に形
成された凹陥部に気密的に係止させている。そして、凸
レンズ４２は鏡筒２４の上端部に位置する透明ガラス３
０と同軸的に並んでいる。

【００２３】さらに、吸着ノズル４３は、凸レンズ４２
の中央部に差込まれており、凸レンズ４２から下方に略
垂直に突出している。また、吸着ノズル４３は、基端側
にフランジ部４６を形成されており、このフランジ部４
６を凸レンズ４２に係止させている。さらに、吸着ノズ
ル４３は、先端部を先端側へいくほど細くなるテ−パ状
に成形されており、先端側の外径寸法を基端側の外径寸
法より小としている。

【００２４】そして、吸着ノズル４３、ノズルユニット
３９の本体４１、および、鏡筒２４のそれぞれの内部空
間は互いに連通している。また、ノズルユニット３９を
取付けられた鏡筒２４の内部空間は、図示しないバキュ
−ムホ−スを介して、図２中に矢印Ａで示すように真空
吸引される。ここで、透明ガラス３０と凸レンズ４２と
の間に、これら以外の光学素子等を配置してもよい。

【００２５】前記保持機構４０は、鏡筒２４の下端部に
配置されており、複数の鋼球４７、４７を有している。
さらに、鋼球４７、４７は、鏡筒２４の下端部に外装さ
れた鋼球ホルダ４８によって緩かに保持されている。ま
た、保持機構４０には板ばね４９、４９が設けられてお
り、この板ばね４９、４９は、鋼球ホルダ４８を鏡筒２
４に固定する固定ねじ５０、５０を介して、その上端部
を鋼球ホルダ４８に固定されている。

【００２６】そして、保持機構４０は、板ばね４９、４
９の先端部を鋼球４７、４７に外側から圧接させてお
り、鋼球４７、４７をノズルユニット３９の本体４１に
形成された凹陥部４４に係合させている。そして、保持
機構４０はノズルユニット３９を、板ばね４９、４９に
より鋼球４７、４７を付勢しながら、保持している。鏡
筒２４の外周部には段差が形成されており、保持機構４
０が設けられた部分の肉厚は、例えば上端側の部分の肉
厚よりも小さく設定されている。

【００２７】また、装着ヘッド２０には移動照明部５１
が設けられている。この移動照明部５１は、ヘッドボデ
−２６の下端部に固定された照明用ブラケット５２と、
この照明用ブラケット５２の下面に取付けられた環状の
照明体５３とを有している。そして、移動照明部５１は
照明体５３によってノズルユニット３９を囲っており、
ノズルユニット３９の下方を照明する。また、移動照明
部５１は、装着ヘッド２０の移動に伴い、鏡筒２４と一
体に変位する前記ノズルユニット３９は、図４中に符号
５４で示すノズルチェンジャから選択されて鏡筒２４に
取付けられる。

【００２８】つまり、ノズルチェンジャ５４には、第１
〜第３の３つのノズルユニット５５、５６、３９が用意
されている（以下では前記ノズルユニット３９を第３の
ノズルユニット３９と称する）。

【００２９】上記第３のノズルユニット３９が凸レンズ
４２を備えているのに対し、第１のノズルユニット５５
は、平レンズ５７を備えており、第２のノズルユニット
５６は凹レンズ５８を備えている。そして、第１及び第
２のノズルユニット５５、５６は、第３のノズルユニッ
ト３９と同様に、保持機構４０によって鏡筒２４に保持
される。

【００３０】さらに、第１〜第３のノズルユニット５
５、５６、３９は、装着の対象となるチップ部品の大き
さや形状に応じて選択される。そして、各ノズルユニッ
トの選択指示は、画像処理部３６と接続されたメインコ
ントロ−ラ３８からノズルチェンジャ５４へ出力され、
選択されたノズルユニットの搬送および取付けは例えば
自動的に行われる。

【００３１】また、ノズルチャンジャ５４には、第１〜
第３のノズルユニット５５、５６、３９の他に、レンズ
ユニット５９が備えられている。このレンズユニット５
９は、鏡筒２４と同様な形状の筒体からなる本体６０、
基板位置認識用のレンズ６１とにより構成されている。

【００３２】さらに、レンズユニット５９は、レンズ６
１を本体６０の内側に収納しており、レンズ６１の外周
部を本体６０の内周部に形成された凹陥部に気密的に係
止させている。そして、このレンズユニット５９は、図
３及び図４に示すように第１〜第３のノズルユニット５
５、５６、３９と同様に保持機構部４０によって鏡筒２
４の下端に取付けられる。レンズユニット５６の保持
は、保持機構４０によって各ノズルユニット５２、５
３、３９と同様に行われる。ここで、図４中において
は、レンズユニット５９が鏡筒２４の下端に取付けられ
ている。つぎに、上述の装着装置１１の作用を説明す
る。

【００３３】装着装置１１においては、基板１９の位置
認識と、チップ部品の位置認識とが行われる。基板１９
の位置認識の際には、ノズルチェンジャ５４に用意され
た各ノズルユニット５５、５６、３９とレンズユニット
５９とのうちからレンズユニット５６が選択される。そ
して、レンズユニット５６がノズルチャンジャ５４から
取出され、図４中に矢印Ｂで示すように搬送されて鏡筒
２４に取付けられる。

【００３４】こののち、図３に示すようにレンズユニッ
ト５６のレンズ５８と基板１９との距離が調節され、図
５に示すように例えば基板１９の隅部に設けられた位置
合せ用のマ−ク６２、６２の像が、レンズ５８、鏡筒２
４、および、透明ガラス３０を介してＣＣＤカメラ２５
に順次取込まれる。

【００３５】基板１９上のマ−ク６２、６２は、レンズ
ユニット５６の周囲に在る移動照明部５１の照明体５３
によって照明されながらＣＣＤカメラ２５によって撮像
される。また、レンズユニト５９とＣＣＤカメラ２５と
の間の外乱光は鏡筒２４によって遮られる。

【００３６】さらに、ＣＣＤカメラ２５に取込まれたマ
−ク６２、６２の画像を基に画像処理部３６において画
像処理が行われ、基板１９の位置が認識される。さら
に、図４中に示すように画像処理部３６とメインコント
ロ−ラ３８との間でマ−ク情報、即ちマ−ク６２、６２
の大きさや形状が送受される。ここで、吸着ノズル４３
とＣＣＤカメラ２５との間には、マ−ク６２、６２の像
を遮ることのないよう、透明な部材が配設されている。
基板１９の位置認識が終ったのち、チップ部品の搬送、
位置認識、および、装着が行われる。

【００３７】すなわち、メインコントロ−ラ３８が対象
となるチップ部品の大きさや形状を基にして、チップ部
品の画像認識に適したレンズを備えたノズルユニットを
決定し、ノズル選択指示をノズルチェンジャ５４へ出力
する。

【００３８】この一方で、メインコントロ−ラ３８は部
品情報、即ち対象となるチップ部品の形状や大きさ等の
情報と、レンズ情報、即ち対象となるチップ部品の撮像
に適した倍率等の情報とを画像処理部３６に送る。

【００３９】ノズルチャンジャ５４が、メインコントロ
−ラ３８の選択指示に基づき、ストックされた各ノズル
ユニット５５、５６、３９のうちから例えば第３のノズ
ルユニット３９を取出す。そして、第３のノズルユニッ
ト３９は、レンズユニット５９と交換され、搬送されて
鏡筒３３に取付けられる。

【００４０】ここで、対象となるチップ部品が小型であ
る場合には、凸レンズ４２を備えた第３のノズルユニッ
ト３９が画像認識に適しており、大型である場合には凹
レンズ５８を備えた第２のノズルユニット５６が適して
いる。また、対象となるチップ部品が中型である場合に
は、平レンズ５７を備えた第１のノズルユニット５５が
画像認識に適している。

【００４１】そして、ＸＹロボット１５が駆動され、装
着ヘッド２０がテ−プフィ−ダ１３に達し、図２に示す
ように、所定の部品装着テ−プ１６から電子部品として
のチップ部品６３が、吸着ノズル４３の先端に吸着され
る。そして、吸着ノズル４３が負圧を利用してチップ部
品６３を保持したまま、装着ヘッド２０が移動する。

【００４２】装着ヘッド２０は部品装着テ−プ２１の側
から基板１９の側に向って移動する。そして、装着ヘッ
ド２０は、基板１９に向う途中で、固定照明部２１の上
方を通過する。固定照明部２１においては、発光体２２
から発せられた光が拡散板２３で拡散し、拡散板２３の
上方に均一な照明光が形成される。

【００４３】装着ヘッド２０の移動の途中でチップ部品
６３が照明部２１の上を通過し、この際に、凸レンズ４
２によって拡大されたチップ部品６３の像がＣＣＤカメ
ラ２５に取込まれる。ＣＣＤカメラ２５は、鏡筒２４に
取付けられた透明ガラス３０と、第３のノズルユニット
３９の凸レンズ４２を通して、吸着ノズル４３とチップ
部品６３とを撮像する。そして、ＣＣＤカメラ２５に
は、凸レンズ４２によって拡大された像が取込まれる。
ここで、例えば第２のノズルユニット５６が選択された
場合には、チップ部品の像は縮小される。ＣＣＤカメラ
２５に取込まれた画像は、画像処理部３６へ送られ、チ
ップ部品６３の画像がモニタ３７に表示される。

【００４４】また、画像処理部３６においてはチップ部
品６３の位置認識が行われる。この際、画像処理部３６
は、メインコントロ−ラ３８から送られた部品情報とレ
ンズ情報とに基づいて演算を行う。さらに、画像処理部
４３はｘｙθ方向についての位置補正デ−タをメインコ
ントロ−ラ３８へ送り、メインコントロ−ラ３８がＸＹ
ロボット１５や装着ヘッド２０へ位置補正指示を出力す
る。

【００４５】位置認識が行われている間において、装着
ヘッド２０は連続して移動し、停止或いは減速を行うこ
となく基板１９の側に達する。装着ヘッド２０が目的の
基板座標位置に達する前に、メインコントロ−ラ３８の
位置補正指示に従って、補正量の演算及びチップ部品６
３の位置補正が完了している。そして、装着ヘッド２０
が目的の基板座標位置で停止して下降し、チップ部品６
３が基板１９の所定位置に装着される。ここで、画像処
理を利用した位置補正方法として従来の種々の方法を利
用することが可能である。また、図２において、チップ
部品６３の搬送経路が矢印Ｃ…によって表されている。

【００４６】上述の装着装置１１においては、チップ部
品６３…の認識のためのノズルユニット５５、５６、３
９と基板１９の認識のためのレンズユニット５９とが揃
えられている。さらに、吸着ノズル４３…を備えたノズ
ルユニット５５、５６、３９と基板位置認識用のレンズ
６１を備えたレンズユニット５９とを１つの鏡筒２４に
取付けることが可能である。そして、チップ部品６３…
と基板１９のマ−ク６２、６２とが同一の鏡筒２４を介
して観察される。したがって、装着ヘッド２０の構成を
簡略化することができ、装着ヘッド２０の軽量化及び装
着ヘッド２０の移動の高速化が可能になる。また、装着
ヘッド２０の構成が簡略化されるため、価格が大幅に低
下する。さらに、チップ部品２…と基板１９とが同一の
ＣＣＤカメラ２５によって撮像されるので、画像処理の
精度が向上する。なお、本実施例ではチップ部品２…を
用いて説明したが、他の種類の電子部品の装着装置にも
適用することが可能である。そして、本発明は、要旨を
逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電子部品
と基板とを位置認識して電子部品を基板に装着する電子
部品装着装置において、電子部品を供給する部品供給部
と、基板を搬送して所定位置に供給する基板搬送部と、
部品供給部と基板との間で移動する装着ヘッドと、装着
ヘッドと一体に移動する撮像装置と、装着ヘッドに一体
に取付けられ電子部品の像或いは基板の像を撮像装置に
導く鏡筒と、吸着ノズルと電子部品位置認識用のレンズ
とを備え対象となる電子部品の種類に応じ装着ヘッドに
選択的に取付けられ電子部品を吸着ノズルの先端に吸着
する複数種のノズルユニットと、基板位置認識用のレン
ズを備えノズルユニットと取換えられ装着ヘッドに取付
けられるレンズユニットとを備えたものである。したが
って本発明は、電子部品を保持する吸着ノズルと基板の
像を撮像装置に導く鏡筒とを一体化でき、装着ヘッドの
構成を簡略化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子部品装着装置を概略的
に示す斜視図。

【図２】本発明の一実施例の要部を示す側断面図。

【図３】本発明の一実施例の要部を示す概略構成図。

【図４】本発明の一実施例の要部を示す側断面図。

【図５】位置合せ用のマ−クを有する基板を示す斜視
図。

【図６】従来例を示す斜視図。

【符号の説明】

１１…電子部品装着装置、１３…テ−プフィ−ダ（部品
供給部）、１４…コンベア（基板搬送部）、２０…装着
ヘッド、２５…ＣＣＤカメラ（撮像装置）、３９、５
５、５６…ノズルユニット、４３…吸着ノズル、６３…
チップ部品（電子部品）。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】電子部品と基板とを位置認識して上記電
子部品を上記基板に装着する電子部品装着装置におい
て、電子部品を供給する部品供給部と、プリント基板を
搬送して所定位置に供給する基板搬送部と、上記部品供
給部と上記プリント基板との間で移動する装着ヘッド
と、装着ヘッドと一体に移動する撮像装置と、上記装着
ヘッドに一体に取付けられ上記電子部品の像或いは上記
基板の像を上記撮像装置に導く鏡筒と、吸着ノズルと電
子部品位置認識用のレンズとを備え対象となる電子部品
の種類に応じ上記装着ヘッドに選択的に取付けられ上記
電子部品を上記吸着ノズルの先端に吸着する複数種のノ
ズルユニットと、基板位置認識用のレンズを備え上記ノ
ズルユニットと取換えられて上記装着ヘッドに取付けら
れるレンズユニットとを備えたことを特徴とする電子部
品装着装置。