JPS6213152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、プリント基板等の予め定められた位
置へ電子部品を装着する等の目的で電子部品をバ
キユームにより吸着して保持する電子部品吸着ヘ
ツドに関するものである。

従来技術 近年、IC，LSI等のフラツトパツケージタイプ
の電子部品や、コンデンサ，抵抗，トランジスタ
等のリード端子を有し、あるいは有さない単体の
電子部品をプリント基板等の予め定められた位置
へ自動的に装着する装置が広く使用されている。
このような装置において電子部品を保持し、所定
の位置まで移動させるために、バキユームによつ
て電子部品を吸着する吸着ヘツドが使用されてい
る。そして、この吸着ヘツドは、一般に、吸着ヘ
ツド本体と、その吸着ヘツド本体から延び出し、
先端面において電子部品をバキユームにより吸着
する吸着管とを含むように構成されている。

ところで、このような吸着ヘツドを備えた装置
においては、電子部品を所定の装着位置にいかに
正確に位置決めし得るかが重要な問題であり、特
にICやLSIのフラツトパツケージのように、リー
ド端子が多数で、しかもそのピツチが0.5〜0.8mm
と狭いものを対象とするときには、極めて高い位
置決め精度が要求される。このため、プリントや
レンズ等を用いて専用の光学系を構成する一方、
複数台のテレビカメラや光電検出器を用いて電子
部品の吸着状態や、それを装着すべきプリントパ
ターンやリード端子挿入孔の位置などの必要な情
報を得、これらの情報を比較演算処理して得られ
たデータに基づいて装着時の位置決めを行うこと
がすでに提案されている。しかしながら、そのよ
うな専用の光学系や複数台のテレビカメラ，光電
検出器を用いる装置はコストが高く、またそのよ
うにコストをかけたからといつて必ずしも位置決
めに必要な情報が得られるとは限らず、高い位置
決め精度が得られるとは限らなかつた。

発明の目的 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であつて、その目的とするところは、専用の光学
系を必要とせず、また１台のテレビカメラを使用
するだけでも、電子部品の吸着状態やその電子部
品を装着すべきプリント基板等のプリントパター
ンやリード端子挿入孔の位置など、電子部品の位
置決めに必要な情報を得ることができるようにし
た電子部品吸着ヘツドを提供することにある。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明は、吸着ヘ
ツド本体を、少なくとも前記吸着管の外周面より
外側の一定範囲まで、吸着管の全周にわたつて透
明とし、その吸着ヘツド本体の後方から吸着管の
周辺を透視できるようにしたことを特徴とするも
のである。

発明の効果 電子部品吸着ヘツドをこのように構成すれば、
吸着管に吸着された電子部品の吸着状態を、すな
わち電子部品装着時の位置決めに必要な吸着管に
対する電子部品の向きや中心からのずれ、あるい
はリード端子の位置などを、吸着ヘツド本体の後
方から透視できる。つまり、吸着ヘツド本体の後
方にテレビカメラを設ければ、電子部品装着時の
位置決めに必要な電子部品吸着時の各種の情報を
吸着ヘツドの透明部を通して画像情報として得る
ことができるのである。

また、それら電子部品が装着されるべきプリン
ト基板等のプリントパターンやリード端子挿入孔
等に関する位置情報も、吸着管に電子部品が吸着
されていないとき、上述の吸着ヘツド本体の後方
に設けたテレビカメラにより吸着ヘツドの透明部
を通して画像情報として得ることができる。

すなわち、本発明の電子部品吸着ヘツドを用い
れば、吸着ヘツド本体の後方に吸着ヘツドと共に
移動する１台のテレビカメラを設けるだけで、電
子部品を所定の装着位置に高精度に位置決めする
ために必要な各種の情報を得ることが可能となる
のであり、複雑な光学系や複数台のテレビカメ
ラ，光電検出器を用いる場合よりも、装置全体の
コストを著しく低減することが可能となるのであ
る。

なお、本発明に係る吸着ヘツドは、上述のよう
に必ずしもテレビカメラと共に移動させられる必
要はなく、吸着ヘツドだけが単独で移動させられ
るような装置にも使用され得る。例えば、吸着管
によつて電子部品を吸着する位置と、その吸着し
た電子部品を装着する位置とにそれぞれテレビカ
メラを設けて、電子部品の吸着状況情報は吸着位
置に設けたテレビカメラで吸着ヘツドの透明部を
通して得、またプリント基板等の位置情報は装着
位置に設けたテレビカメラで直接得るようにする
こともできるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例である吸着ヘツドを
有する電子部品自動装着装置の要部を示す図であ
るが、この図において、１０はコラムであつて、
図示しないＸ―Ｙテーブル上に固定されており、
サーボモータ等の駆動装置によるＸ―Ｙテーブル
の移動により、水平面内の任意に位置に高精度に
位置決めされるようになつている。コラム１０に
は図示しない駆動装置により鉛直方向に移動させ
られるリニアスライド１２が設けられており、こ
のリニアスライド１２に吸着ヘツドホルダ１４が
固定されている。吸着ヘツドホルダ１４は、その
下端部から水平方向に延び出すホルダ部１８を備
えており、そのホルダ部１８に吸着ヘツド２０が
鉛直軸線まわりに回転可能に支持されている。

吸着ヘツド２０のハウジング２２は略円筒形状
を成しており、その軸方向の一端部の外周面にフ
ランジ部２６が形成されている。そして、このフ
ランジ部２６が上側に配され、かつ軸線が鉛直に
保たれた姿勢で、ホルダ部１８に保持されてい
る。すなわち、ホルダ部１８には、円筒状のスリ
ーブ２８が固定されており、吸着ヘツド２０はこ
のスリーブ２８に回転可能に嵌合されるととも
に、前記フランジ部２６において下方から支持さ
れているのである。

また、上記フランジ部２６の外周部はギヤ３０
とされて、ホルダ部１８に固定のパルスモータ３
２のモータ軸に取り付けられたピニオン３３と噛
み合わされており、そのパルスモータ３２によつ
て吸着ヘツド２０がハウジング２２の軸心まわり
に回転させられるようになつている。

ハウジング２２の内周面の下端部には、半径方
向内側に向かつて第二のフランジ部３４が形成さ
れており、そのフランジ部３４に外周部を支持さ
れ、下方への移動を阻止された状態で、低反射コ
ーテイングを施された円板状の透明な第一ガラス
板３６がハウジング２２内に嵌合されている。こ
の第一ガラス板３６の中心には、これを板厚方向
に貫通した状態で貫通孔３８が形成されており、
この貫通孔３８に、長手チユーブ形状の吸着管４
０がその上部の基端部においてガラス面に直角に
挿入されている。なお、貫通孔３８は雌ねじ穴と
されており、吸着管４０は螺合により固定されて
いるため、必要に応じて容易に交換し得る。ま
た、ハウジング２２内には、上記第一ガラス板３
６との間に円筒状のスペーサ４２を挟んで第一ガ
ラス板３６と同様の第二ガラス板４４が嵌合され
ている。そして、その第二ガラス板４４の外周部
を上から押さえ付ける状態で、リング状の雄ねじ
部材４６がハウジング２２の内周面に螺着されて
いる。つまり、ハウジング２２の内部に、低反射
コーテイングを施された２枚の透明なガラス板３
６および４４が一定の距離を隔てて互いに平行
に、かつ水平な状態で固定され、ハウジング２２
と共同して空間４８を形成しているのであり、そ
れらガラスス板３６，４４を透かして、吸着ヘツ
ド２０の上方から下方が、すなわち吸着管４０の
周辺が透視できるようになつているのである。な
お、第１図に示されているように、両ガラス板３
６および４４と各部材との間にはリング状のパツ
キンがそれぞれ配設されており、ガラス板を衝撃
から保護するとともに、上記ガラス板とハウジン
グ２２とで形成される空間４８の気密を保持して
いる。

また、前記スペーサ４２とハウジング２２との
側壁には、それらを半径方向に貫き、ハウジング
２２の外周面に開口して、接続通路５２が形成さ
れている。これに対し、前記スリーブ２８内周面
の上記接続通路５２の開口部に対応した部分には
環状溝５４が形成されており、この環状溝５４と
外部空間とを連通させる状態で接続ポート５６が
形成されている。そして、この接続ポート５６に
図示しない真空ポンプ等のバキユーム源からのホ
ース５８が接続されている。すなわち、吸着ヘツ
ドホルダ１４に対する吸着ヘツド２０の回転位置
に無関係に、バキユーム源がホース５８、接続ポ
ート５６、環状溝５４および接続通路５２を介し
て前記空間４８に接続されるようになつているの
であり、その空間４８がバキユーム源に接続され
ると、その空間４８を介して前記吸着管４０から
空気の吸引が行なわれ、第１図に示されているよ
うに、電子部品（本実施例ではフラツトパツケー
ジタイプのICないしはLSI）６０が吸着管４０の
先端部に吸着されるようになつているのである。
なお、以上の説明から明らかなように、本実施例
では、ハウジング２２が筒部材とされ、そのハウ
ジング２２と透明板としての２枚のガラス板３６
および４４とから吸着ヘツド本体が構成されてい
るのである。

そして、上述のような吸着ヘツド２０の上方
に、前記コラム１０に固定されたアーム６２に支
持された状態で、吸着ヘツド２０と同軸にテレビ
カメラ６４が設けられ、このテレビカメラ６４に
よつて電子部品６０を所定の装着位置に精度よく
位置決めするための各種の情報が得られるように
なつている。

つまり、本実施例の吸着ヘツド２０によれば、
前述のように吸着ヘツド２０の上方から２枚のガ
ラス板３６および４４を透かして下方を透視でき
るため、この吸着ヘツド２０の上方に設けた１台
のテレビカメラ６４により、吸着管４０に吸着さ
れた電子部品６０の吸着状態や、その電子部品６
０を装着すべきプリント基板のプリントパターン
の位置等、電子部品６０を位置決めするために必
要な画像情報を得ることができるのである。な
お、このように１台のテレビカメラ６４を用いて
位置決めに必要な情報を全て得るようにすれば、
複数台のテレビカメラを用いた場合に必要な他の
テレビカメラとの同期が不要となり、調整やプロ
グラム等が簡単になる。

しかも、本実施例の吸着ヘツド２０において
は、吸着管４０が第一ガラス板３６の中心に設け
られ、またその吸着管４０とバキユーム源との接
続に第一ガラス板３６と第二ガラス板４４との間
の空間４８が利用されているので、吸着管４０と
バキユーム源とを接続する空気通路によつてテレ
ビカメラ６４の画像情報の取得が妨げられること
はないのである。さらに、本実施例の吸着ヘツド
２０では、前述のように、ガラス板３６および４
４に低反射コーテイングを施したガラス板が使用
されているので、ガラス面からの反射光によつて
テレビカメラ６４の画像が不鮮明になることが避
けられるという利点もあるのである。

次に、上述の電子部品自動装着装置によつて電
子部品６０をプリント基板の所定のプリントパタ
ーン上に装着する場合の作動を、第２図乃至第６
図に従つて説明する。

まず、第２図に示されているように、予め定め
られたセツト位置にプリント基板６８がセツトさ
れると、図示しない制御装置から電子部品６０を
装着すべきプリントパターンの位置データが読み
出され、その位置データに従つて自動装着装置の
Ｘ―Ｙテーブルが移動させられる。そして、吸着
ヘツド２０の回転中心が、つまりテレビカメラ６
４の中心が、その電子部品６０を装着すべきプリ
ントパターンの真上に位置させられる。この状態
において、テレビカメラ６４の画像が制御装置に
入力され、第３図に示されているようなプリント
パターンの画像情報が取得される。なお、テレビ
カメラ６４の焦点距離は第２図にｌで示されてい
るように、予めプリント基板６８の板面までの距
離に等しく設定されている。また、このとき、吸
着ヘツド２０はリニアスライド１２の移動によつ
て上方へ退避させられており、吸着管４０には電
子部品６０は吸着されていない。

プリント基板６８上におけるプリントパターン
の画像情報が得られると、制御装置からの電子部
品吸着指令に従つてコラム１０が水平面（Ｘ―Ｙ
平面）上を移動させられ、その後リニアスライド
１２によつて吸着ヘツド２０が、すなわち吸着管
４０が予め定められた位置まで下降させられて、
第２図に二点鎖線で示されているように、その先
端部が、トレイ７０によつてその位置まで予め搬
送されている電子部品６０の本体に密接させられ
る。そして、この状態において吸着ヘツド２０の
ハウジング２２内に形成された空間４８がバキユ
ーム源に接続され、吸着管４０の先端部に電子部
品６０が吸着される。

吸着管４０に電子部品６０が吸着されると、吸
着ヘツド２０は再び上昇させられ、第４図に示さ
れているように、電子部品６０のリード端子がプ
リント基板６８の板面と同じ高さ位置になると、
テレビカメラ６４の画像が制御装置に入力され
て、第５図に示されているような電子部品６０の
画像情報が取得される。

その後、吸着ヘツド２０はさらに上昇させら
れ、前記第２図における退避位置と同じ高さまで
上昇させられると、再びＸ―Ｙ平面に沿つて移動
させられ、前記第２図と同様に、プリント基板６
８のプリントパターンの真上に位置させられる。
一方、この移動中に、前記取得されたプリントパ
ターンの画像情報と電子部品６０の画像情報とに
基づき、プリントパターンと電子部品６０のリー
ド端子との位置を一致させる吸着ヘツド２０の水
平位置データおよび回転位置データが演算され、
それら水平位置データと回転位置データとに基づ
いて吸着ヘツド２０が位置決めされる。つまり、
上記吸着ヘツド２０の移動位置はその演算によつ
て算出された水平位置データに基づいて決定さ
れ、またその移動中に、上記演算によつて算出さ
れた回転位置データに基づいてパルスモータ３２
が回転駆動され、吸着ヘツド２０が回転させられ
るのである。なお、このように吸着ヘツド２０の
移動中に画像情報を演算処理するようにすれば、
電子部品６０の装着サイクルを短くできる。

そして、その後、第６図に示されているよう
に、吸着ヘツド２０が下降され、プリント基板６
８のプリントパターン上に電子部品６０が装着さ
れる。なお、プリント基板６８上への電子部品６
０の装着は、プリント基板６８上に予め設けられ
た接着剤による仮接着である。また、電子部品６
０やプリント基板６８のプリントパターン等の向
きは、制御回路に予めそれらの位置データととも
に向きのデータを記憶させておくか、あるいは電
子部品６０やプリント基板６８のプリントパター
ンにマーク表示をしておく等の適宜の手法を採用
することによつて、正確に判別できるので、装着
に際して電子部品６０の装着方向を間違えるよう
なことはない。

電子部品６０の装着が終了すると、吸着ヘツド
２０は再び第２図と同じ高さまで退避されたの
ち、制御回路からの位置データに従つて次に電子
部品６０を装着すべきプリントパターン上まで移
動させられ、前述と同様に、プリントパターンの
画像情報を制御装置に入力し、以下前述の作動を
繰り返して電子部品６０をそのプリントパターン
上に正確に装着することとなる。

以上、本発明の一実施例をその使用例と共に説
明したが、これは文字通り例示であつて、本発明
は上記実施例に限定して解釈されるべきものでは
ない。

たとえば、前記実施例の吸着ヘツド２０では、
吸着管４０とバキユーム源とを接続するために２
枚のガラス板３６，４４を用いてハウジング２２
内に空間４８が形成されていたが、ヘツド本体を
１枚のガラスや合成樹脂等の透明材料からなる厚
板から製作し、その厚板内に吸着管４０と接続通
路５２とを接続する空気通路を形成するようにし
てもよい。この場合には、その厚板内に設けられ
た空気通路がテレビカメラ６４の視野の一部を遮
ることとなるが、遮られる部分は僅かであるため
画像情報を得る上での妨げとはならない。また、
万一妨げとなる場合には、吸着ヘツドをプリント
基板６８に対して一定角度回転した異なる２位置
で画像情報を得るようにすれば、それら２つの画
像情報から完全な画像情報を得ることができる。

また、前記実施例では、バキユーム源からのホ
ース５８が吸着ヘツドホルダ１４側のスリーブ２
８に設けられた接続ポート５６に接続され、その
接続ポート５６に連通したスリーブ２８内周面の
環状溝５４に吸着ヘツド２０の接続通路５２が連
通させられることにより、吸着管４０にバキユー
ム源が接続されて、吸着ヘツド２０が何回転でも
回転し得るようになつていたが、吸着ヘツド２０
の接続通路５２にバキユーム源からのホース５８
を直接接続することも可能である。

また、前記実施例では、電子部品自動装着装置
に設けられたテレビカメラ６４は、その焦点距離
が予めプリント基板６８の板面に合わせられ、電
子部品６０の画像情報は、吸着管４０によつて吸
着された電子部品６０が吸着管４０の上昇に伴つ
てその焦点距離位置まで上昇したとき得られるよ
うになつていたが、テレビカメラ６４は必ずしも
そのように予め焦点距離が固定されているもので
なくてもよく、焦点距離を自動的に調節できるも
のであつてもよい。焦点距離の自動調節機能を有
するテレビカメラを用いれば、コストが高くなる
反面、電子部品の吸着位置で直ちにその吸着状態
を知ることが可能となる。

また、前記実施例では、プリントパターンの画
像情報と電子部品の画像情報とから吸着ヘツド２
０の水平移動位置および回転位置の双方が演算さ
れるようになつていたが、吸着管の中心と電子部
品の中心位置とが一致させられて水平位置が保証
されるような場合には、回転位置だけを演算によ
つて算出するようにしてもよく、また逆に回転位
置が保証されるような場合には、水平移動位置だ
けを演算するようにしてもよいのである。

また、前記実施例では、吸着ヘツド２０がＸ，
ＹおよびＺ（上下）方向に移動されることによつ
て電子部品６０の吸着並びに装着が行われるよう
になつていたが、吸着ヘツド２０には単に上下方
向の移動と一鉛直線まわりの予め定められた回動
運動のみを行わせるようにする一方、プリント基
板６８とトレイ７０とをＸ―Ｙ方向に移動制御す
ることにより、電子部品６０の吸着並びに装着を
行うようにしてもよい。この場合、プリント基板
６８とトレイ７０とに対してそれぞれ異なるテレ
ビカメラを設けて電子部品自動装着装置を構成し
てもよい。なお、このように２台のテレビカメラ
を設けても複雑な光学系は必要ではなく、また焦
点距離固定のテレビカメラで済む。

加えて、前記実施例では、電子部品６０として
フラツトパツケージタイプのICないしはLSIを対
象としていたが、電子部品としてはリード端子を
有し、あるいは有さない抵抗、コンデンサ、トラ
ンジスタ等の単体部品でもよい。また、リード端
子が予め整形されて本体とリード端子との関係が
予め分かつている電子部品であれば、たとえリー
ド端子の画像情報が直接得られないDIPタイプの
ICやLSI等の電子部品であつても、装着の対象と
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を備えた電子部品自
動装着装置の要部を示す図であり、第２図、第４
図および第６図はそれぞれ第１図に示した電子部
品自動装着装置の作動を説明するための互いに異
なる形態を示す説明図であり、第３図および第５
図はそれぞれ第１図のテレビカメラで得られる画
像情報の一例を示す図である。 ２０：吸着ヘツド、｛２２：ハウジング（筒部
材）、３６，４４：ガラス板（透明板）｝（吸着ヘ
ツド本体）、３８：貫通孔、５２：接続通路、４
０：吸着管、６０：電子部品、６４：テレビカメ
ラ、６８：プリント基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着ヘツド本体と、その吸着ヘツド本体から
   延び出し、先端面において電子部品をバキユーム
   により吸着する吸着管とを含む電子部品吸着ヘツ
   ドにおいて、 前記吸着ヘツド本体を、少なくとも前記吸着管
   の外周面より外側の一定範囲まで、吸着管の全周
   にわたつて透明とし、その吸着ヘツド本体の後方
   から前記吸着管の周辺を透視できるようにしたこ
   とを特徴とする電子部品吸着ヘツド。 ２ 前記吸着ヘツド本体が、不透明材料から成る
   筒部材と、その筒部材に軸方向に距離を隔てて互
   いに平行に固定されてその筒部材の内側に実質的
   に気密な空間を形成する２枚の透明板と、その空
   間をバキユーム源に接続すべく前記筒部材に形成
   された接続通路と、前記２枚の透明板の一方にそ
   れを厚さ方向に貫通して形成された貫通孔とを含
   むものであり、その貫通孔に前記吸着管の基端部
   が挿入されて固定されている特許請求の範囲第１
   項記載の吸着ヘツド。