JPH0832293A - 電子部品表面実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 １台のカメラで吸着した実装部品の位置認識
と配線基板の実装面の位置認識とを実行できるようにす
る。 【構成】 Ｚ軸１の先端に実装面Ｆと平行な回転軸周り
に実装面Ｆと直交する面内で回転可能な複数の吸着ノズ
ル２を設け、実装面Ｆとカメラ４との間に一部透過ミラ
ー６を設けると共に実装面Ｆと平行な面および実装面Ｆ
と直交する面の双方にシャッタ７，９と光源８，１０を
配置し、いずれかのシャッタ７，９を開いて光源８，１
０を点灯することによって１台のカメラ４で実装面Ｆ側
と吸着ノズル２側の双方を撮像して位置認識を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品表面実装装置に
関する。更に詳述すると、本発明は、実装しようとする
電子部品（以下実装部品ともいう）と実装相手たる配線
基板との位置認識を行う装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品表面実装装置における位
置認識装置は、一般に、実装しようとする電子部品を先
端の吸着手段・ノズルに吸着して回転および上下動する
Ｚ軸と平行に設置されるプリント基板位置認識用のカメ
ラと、実装装置の架台に取り付けられた実装部品位置認
識用のカメラとの２台のカメラで実装面と実装部品との
位置関係を求めるようにしている。

【０００３】また、他の従来の位置認識装置としては、
１台のカメラによって配線基板の実装面と実装部品との
位置関係を求めるようにしたものもある。例えば、図８
に示すように、配線基板１０３の実装面１０４に対して
垂直な方向に往復移動しかつ実装面１０４と平行な面内
で回転するＺ軸１０１と平行に光軸が設定されるように
カメラ１０２を設置し、このカメラ１０２と実装面１０
４との間にビームスプリッタ１０５を配置すると共にそ
の分岐方向にそれぞれミラー１０６，１０７を設け、配
線基板１０３の位置を認識するためのマーク認識光路１
０８と実装部品１１０の位置を認識するための部品位置
認識光路１０９とが形成されている。マーク認識光路１
０８はミラー１０６と実装面１０４との間にリング状の
光源１１１を配置し、リング状の光源１１１から照射さ
れた光が実装面１０４で反射してリング状光源１１１の
中心を通過してミラー１０６で反射しビームスプリッタ
１０５を通ってカメラ１０２に入射されるように設けら
れている。また、部品位置認識光路１０９は、ビームス
プリッタ１０５の前方に配置されたミラー１０７と、移
動ミラー１１２と、Ｚ軸１０１の周りに配置されたＥＬ
素子１１３やＬＥＤ１１４などの光源とによって構成さ
れている。移動ミラー１１２はカム機構１１５によって
Ｚ軸１０１の軸方向移動・上下動と連動して実装面１０
４と平行に移動し、Ｚ軸１０１との干渉を避けるように
設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配線基
板の位置認識と実装部品の位置認識とを別々のカメラで
実施する場合、実装装置の架台に取り付けられた実装部
品位置認識用カメラまで電子部品を吸着するたびにヘッ
ドを移動させなければならず、その移動時間分だけ実装
速度が遅くなってしまう。

【０００５】また、図８に示すような配線基板の位置認
識と実装部品の位置認識とを１台のカメラ１０２で実施
する機構によると、移動ミラー１１２とそれを駆動する
カム機構１１５などを必要とし、構造が複雑となると共
にそれらを操作するための時間を必要とし実装時間が遅
くなってしまう問題を有している。

【０００６】本発明は、１台のカメラで吸着した実装部
品の位置認識と配線基板の実装面の位置認識とを実行で
き、かつ構造も簡単で実装速度を速くできる電子部品表
面実装装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、電子部品を実装しようとする配線基板の
実装面に対して垂直な方向に往復移動しかつ実装面と平
行な面内で回転するＺ軸と、該Ｚ軸と平行な光軸を有す
るカメラを設置した電子部品表面実装装置において、Ｚ
軸の先端に実装面と平行な回転軸周りに実装面と直交す
る面内で回転可能な複数の吸着ノズルを設ける一方、実
装面とカメラとの間に一部透過ミラーを設けると共に実
装面と平行な面および実装面と直交する面の双方にシャ
ッタと光源をそれぞれ配置し、いずれか一方のシャッタ
を開いて光源を点灯することによって実装面側か吸着ノ
ズル側のいずれかを撮像するようにしている。

【０００８】

【作用】したがって、Ｚ軸の先端の吸着ノズルを回転さ
せて実装しようとする複数の電子部品を供給手段から順
次吸着した後に、実装面と平行な面のシャッタを開き光
源を点灯すると共に実装面と直交する面のシャッタを閉
じて光源を消灯することによって、一部透過ミラーを透
過して実装面側を撮像して基板の位置認識を行う。この
電子部品の位置認識は、吸着ノズルをインデックス回転
させながら部品供給手段から順次電子部品を吸着する間
に同時に行う。また、全ての吸着ノズルを吸着した後
は、配線基板上へ移動する間に電子部品の位置認識を行
う。次いで、実装面と直交する面のシャッタを開き光源
を点灯すると共に実装面と平行な面のシャッタを閉じて
光源を消灯することによって、一部透過ミラーで反射さ
せて吸着ノズル側を撮像して実装しようとする電子部品
の位置認識を行う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１０】図１及び図２に電子部品表面実装装置の一
実施例を示す。この電子部品表面実装装置は、電子部品
Ｗを実装しようとする配線基板Ｐの実装面Ｆに対して垂
直な方向に往復移動しかつ実装面Ｆと平行な面内で回転
するＺ軸１と、該Ｚ軸１の先端に装備されて実装面Ｆと
平行な回転軸周りに実装面Ｆと直交する面内でインデッ
クス回転可能な複数の吸着ノズル２とを備えるマウンタ
・ヘッド３と、Ｚ軸１と平行に光軸をセットしてマウン
タ・ヘッド３に取り付けられるカメラ４と、このカメラ
４の光学系の一部を構成して実装面Ｆ側か吸着ノズル２
側のいずれかを選択的に撮像可能とする画像取込み手段
５とから構成されている。

【００１１】画像取込み手段５は、実装面Ｆとカメラ４
との間に配置された一部透過ミラー６と、実装面Ｆと平
行な面に配置された第１のシャッタ７と第１の光源８お
よび実装面Ｆと直交する面に配置された第２のシャッタ
９と第２の光源１０とから構成され、いずれか一方のシ
ャッタ７あるいは９を開いて光源８あるいは１０を点灯
することによって、実装面Ｆ側か吸着ノズル２側のいず
れかを選択的に撮像するように設けられている。

【００１２】第１のシャッタ７は、本実施例の場合、カ
メラ４のレンズの前に装着される筒状のケーシング４７
に取り付けられているモータなどのアクチュエータ４６
によって水平旋回してケーシング４７の実装面Ｆと対向
する開口部４８を覆う板から構成されている。板から成
る第１のシャッタ７を揺動させることでマーク認識光路
を開閉するようにしている。また、第２のシャッタ９
は、本実施例の場合、ケーシング４７に取り付けられて
いるソレノイドやエアシリンダなどのアクチュエータ４
５によって上下動させるＬ形の板から構成されている。
このＬ形の板から成る第２のシャッタ９はケーシング４
７の吸着ノズル２側の開口部４９を開閉して部品位置認
識光路を開閉するようにしている。なお、第１及び第２
のシャッタ７，９は本実施例のものに限定されず光学的
シャッタやその他の機械的シャッタなどを採用できる。
また、第１及び第２の光源８，１０としては、例えばＥ
Ｌ素子やＬＥＤなどが採用される。一部透過ミラー６と
しては、ハーフミラーと通常呼ばれる５０％透過ミラー
の採用が好ましい。

【００１３】Ｚ軸１は、本実施例の場合、装置架台上に
装備されているリニアベアリング１３によって軸方向
（通常、実装面Ｆに対し垂直となる上下方向）に往復移
動可能に支持されている軸受部材１４と、該軸受部材１
４に支持されて実装面Ｆと平行な面（通常は水平面）内
で回転する軸部材１５とから構成されている。先端に吸
着される実装部品Ｗは、軸部材１５の回転によってその
向きが変えられ、かつ軸受部材１４の往復移動で実装面
Ｆへ接近させられる。

【００１４】また、本実施例の場合、Ｚ軸１の先端には
吸着ノズル２を十字形に備えたブロック１２を回転自在
に支持するフレーム１６が連結され、十字形に配置され
た４本の吸着ノズル２，…，２を実装面Ｆと平行な面
（通常、水平面）内で回転し得るように設けられてい
る。吸着ノズル２，…，２を取り付けたブロック１２
は、フレーム１６に支持された軸受部材１７によって支
持され、実装面Ｆと平行に回転中心が配置されている。
したがって、吸着ノズル２，…，２は実装面Ｆに対して
垂直な面内で回転し、１つずつ順に実装面Ｆと対向する
ようにして切り替えられる。ブロック１２は、タイミン
グベルト１８によってフレーム１６上部のシャフト１９
と連結され、シャフト１９と連動して回転する。シャフ
ト１９には一対のベベルギア２０，２１を介してＺ軸１
の軸部材１５を貫通するインデックス回転用のシャフト
２２と連結されている。また、シャフト１９にはタイミ
ングプーリ２３が装着され、ブロック１２のタイミング
プーリ２４との間にタイミングベルト１８が掛けられて
いる。尚、符号２５はタイミングベルト１８の緩みを防
ぐテンションプーリである。したがって、インデックス
回転用シャフト２２の回転は、一対のベベルギア２０，
２１を介してシャフト１９に伝達され、更にタイミング
プーリ２３，２４とタイミングベルト１８を介してブロ
ック１２を回転させる。このとき、タイミングベルト１
８とプーリ２３，２４との間には滑りが起こらないた
め、正確なインデックス回転が実施できる。また、軸部
材１５の回転によってフレーム１６が全体に回転して
も、一対のベベルギア２０，２１の噛合関係が維持され
たまま回転する。更に、軸部材１５の回転はフレーム１
６に取り付けられているタイミングプーリ２６と噛合す
るタイミングベルト２７を駆動源例えばモータ２８など
で回転させることによって行われる。

【００１５】また、複数の吸着ノズル２，…，２は、実
装面Ｆと直交する垂直面内でインデックス回転するブロ
ック１２に放射状に取り付けられ、吸着位置あるいは実
装位置を次々に吸着ノズル２が通過する吸着実装手段１
１を構成している。本実施例の場合、４本の吸着ノズル
２，２，２，２を等間隔でブロック１２の周りに放射状
に配置して十字形に構成されている。この吸着実装手段
１１は、ブロック１２を９０°ずつインデックス回転さ
せることによって、各吸着ノズル２，２，２，２を垂直
面内で回転させ、下向きにセットされた吸着ノズル２で
電子部品Ｗの部品供給手段（図示省略）からの吸着およ
び配線基板Ｐへの実装を行うように設けられている。吸
着手法としては特に限定されるものではないが、一般に
は電子部品Ｗへの影響を考慮すると真空吸着とその解除
によって行うことが好ましい。例えば、真空引きによっ
て電子部品Ｗを常時吸着し続け、実装面Ｆに最も接近し
て実装する時にのみ真空破壊によって実装を実行するよ
うに設けられる。本実施例の場合、４本の吸着ノズル
２，…，２に各々１対１で対応する４つの圧力源と連通
孔３７，３８，３９，４０が設けられている。各連通孔
３７，３８，３９，４０は、軸受部材１７とブロック１
２との間をＯリングなどのシール材で分けて密封された
４つの連通路３３，３４，３５，３６およびポート２
９，３０，３１，３２を介在させて対応する圧力原（図
示省略）にそれぞれ連通されている。各ノズル２，…，
２とポート２９，３０，３１，３２は、ブロック１２に
穿孔された４本の連通孔３７，３８，３９，４０の一部
を構成する配管とこれに連結されるブロック４１，４
２，４３，４４とによって互いに独立して接続されてい
る。ブロック４１，４２，４３，４４には連通孔３７，
３８，３９，４０の一部を構成する通路が形成されてい
る。また、圧力源は、図示していないが、切替によって
負圧源あるいは正圧源とし得るもので、下向きの吸着・
実装位置に位置したときに正圧源に切り替えて電子部品
Ｗの実装を行い、他の位置では常時負圧源として電子部
品Ｗを吸着し続けるように設けられている。圧力源の切
替は、例えばソレノイドバルブなどによって行われ、真
空源と繋がる吸着ノズル２を大気開放によって正圧を加
えるように設けられている。

【００１６】以上のように構成された電子部品表面実装
装置によると、図７のタイムチャートに示すようにして
電子部品Ｗの実装が行われる。

【００１７】まず、Ｚ軸１の先端の吸着ノズル２を９０
°ずつインデックス回転させて下向きの吸着ノズル２で
実装しようとする複数の電子部品Ｗを部品供給手段から
順次吸着する。その間に、実装面Ｆと直交する面の第２
のシャッタ９を開き第２の光源１０を点灯すると共に実
装面Ｆと平行な面の第１のシャッタ７を閉じて第１の光
源８を消灯することによって、一部透過ミラー６で反射
した吸着ノズル２側を撮像して実装しようとする電子部
品Ｗの位置認識を行う。電子部品Ｗの位置認識は吸着ノ
ズル２をインデックスし、新たな電子部品Ｗを吸着して
いる間に前の吸着作業で吸着した電子部品Ｗについて行
う。このようにして、吸着した電子部品Ｗの位置認識を
吸着作業の合間に一部透過ミラー６で反射した画面で順
次行う。例えば、４つの吸着ノズル２，…，２を有する
場合には、最初の電子部品Ｗを吸着した後にブロック１
２を９０°インデックス回転させて次の吸着ノズル２を
下向きにしてから電子部品Ｗを吸着させる間に最初のノ
ズル２に吸着された電子部品Ｗの位置認識を開始する。
そして、次の吸着ノズル２に電子部品Ｗが吸着されてイ
ンデックス回転した後には更に次の吸着ノズル２に電子
部品Ｗを吸着させ、その間に先のノズル２で吸着された
電子部品Ｗの位置認識を実施する。斯様にして、吸着と
位置認識とが同時に行われる。したがって、全ての吸着
ノズル２，…，２に電子部品Ｗが吸着されたときには１
つの電子部品Ｗの位置認識を残すだけとなっている。そ
こで、マウンタ・ヘッド３を実装位置に相対移動させる
間に残りの電子部品Ｗの位置認識も完了してしまう。

【００１８】次いで、実装に先だって配線基板の位置認
識を行う。これは、実装面Ｆと平行な第１のシャッタ７
を開き光源８を点灯すると共に実装面Ｆと直交する第２
のシャッタ９を閉じて光源１０を消灯することによっ
て、一部透過ミラー６を通過して実装面Ｆ側を撮像して
基板の位置認識を行う。その後、所定の実装作業を実行
する。

【００１９】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では各吸着ノズル毎に独立した真
空系統を有しているが、これに特に限定されるものでは
なく、実装作業時にのみ下向きに配置された吸着ノズル
だけを正圧に切り替えるような吸着実装手段を採用して
も良い。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の電子部品表面実装位置は、Ｚ軸の先端に実装面と平行
な回転軸周りに実装面と直交する面内で回転可能な複数
の吸着ノズルを設ける一方、実装面とカメラとの間に一
部透過ミラーを設けると共に実装面と平行な面および実
装面と直交する面の双方にシャッタと光源をそれぞれ配
置しているので、いずれか一方のシャッタを開いて光源
を点灯することによって１台のカメラで実装面側と吸着
ノズル側の双方を撮像して位置認識を行うことができ
る。

【００２１】しかも、シャッタと照明の切替の他、吸着
ノズルを実装面と直交する面内でインデックス回転させ
るだけで位置認識と実装の実行を連続的に行うことがで
きるので、カメラ上に吸着部品を移動させる時間分だけ
実装速度を速くすることができる。加えて、最初に位置
認識した吸着部品を実装するためにプリント基板上を移
動している間にも残りの吸着部品の位置認識を処理する
ことができる。したがって、実装作業のタクト時間を短
くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品表面実装装置の一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】第２のシャッタ及び光源を示す図１のIII 矢視
図である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】図１の装置をV−V線に沿って底面から見た図
で、一部を断面して示す。

【図６】吸着ノズルをインデックス回転させるための機
構を示す図で、図２のVI矢視に沿う側面図である。

【図７】ヘッドの吸着・実装作業のタイミングチャート
図である。

【図８】従来の電子部品表面実装装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ Ｚ軸 ２ 吸着ノズル ３ マウンタ・ヘッド ４ カメラ ５ 画像取込み手段 ６ 一部透過ミラー ７ 第１のシャッタ ８ 第１の光源 ９ 第２のシャッタ １０ 第２の光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を実装しようとする配線基板の
   実装面に対して垂直な方向に往復移動しかつ前記実装面
   と平行な面内で回転するＺ軸と、該Ｚ軸と平行な光軸を
   有するカメラを設置した電子部品表面実装装置におい
   て、前記Ｚ軸の先端に前記実装面と平行な回転軸周りに
   実装面と直交する面内で回転可能な複数の吸着ノズルを
   設ける一方、前記実装面とカメラとの間に一部透過ミラ
   ーを設けると共に前記実装面と平行な面および前記実装
   面と直交する面の双方にシャッタと光源をそれぞれ配置
   し、いずれか一方のシャッタを開いて光源を点灯するこ
   とによって実装面側か吸着ノズル側のいずれかを撮像す
   ることを特徴とする電子部品表面実装装置。