KR20100017295A - 부품 인식 장치, 표면 실장기 및 부품 시험기 - Google Patents

부품 인식 장치, 표면 실장기 및 부품 시험기 Download PDF

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Abstract

[과제] 촬상 수단을 가진 스캔 유닛을 리니어 모터에 의해 이동시켜서 부품을 촬상하는 부품 인식 장치, 이 장치를 구비한 표면 실장기 및 부품 시험기에 있어서, 부품 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행한다.
[해결 수단] 영구 자석(732)은 코일부(733)와 대향하는 면(732a)이 하방을 향한 상태로 헤드 유닛(6)측에 고정되어 있다. 그리고, 영구 자석(732)의 직하 위치에 코일부(733)가 배치되어 있다. 따라서, 코일부(733)와 영구 자석(732) 사이에 발생하는 흡인력(Fm)은 보텀 프레임(731)을 통해 리니어 가이드(72)에 대하여 상방(+Z 방향)으로 작용한다. 이에 대하여, 스캔 유닛(71) 등의 자중(Fg)은 하향으로 작용하기 때문에 상기 리니어 가이드(72)에 가해지는 흡인력(Fm)의 영향을 상기 자중(Fg)만큼 완화할 수 있다.
부품 인식 장치, 표면 실장기, 부품 시험기

Description

부품 인식 장치, 표면 실장기 및 부품 시험기{COMPONENT RECOGNIZING DEVICE, SURFACE MOUNTING MACHINE, AND COMPONENT TESTING MACHINE}
본 발명은 부품 유지 부재에 의해 유지된 부품의 유지 상태를 촬상해서 화상 인식하는 부품 인식 장치, 부품 인식 장치를 구비한 표면 실장기, 및 부품 시험기에 관한 것이다.
전자 부품 등 부품을 핸들링하는 기구를 가진 장치로서, 예를 들면 표면 실장기나 부품 시험기 등이 종래부터 많이 제공되어 있다. 이들 장치에서는 전자 부품을 유지하기 위해서 부품 유지 부재가 설치되어 있고, 부품 유지 부재의 하방 단부에서 부품의 상면을 흡착해서 이 부품을 유지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 부품을 부품 공급부로부터 목적 위치로 반송하기 위해서 부품 유지 부재는 헤드 유닛에 탑재되어 있다. 즉, 이 헤드 유닛에 의해 부품 유지 부재는 부품을 유지한 상태로 목적 위치까지 이동된다. 그리고, 목적 위치에 있어서 부품 유지 부재에 의한 부품 유지를 해제함으로써 이 목적 위치로의 부품의 위치 결정이 행하여진다. 따라서, 위치 결정 정밀도를 높이기 위해서는 위치 결정전에 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식해 두고, 그 유지 상태를 고려한 후에 부품 위치 결정을 행하는 것이 중요하다. 따라서, 이 화상 인식을 행하기 위해서 표면 실장기 나 부품 시험기에서는 부품 인식 장치가 장비되어 있다.
이러한 부품 인식 장치로서는, 예를 들면 일본 특허 제3186387호 공보(단락 [0017], 도 3, 도 4)에 기재된 것이 알려져 있다. 이 종래 장치에서는 부품 유지 부재의 하방측에 라인 센서를 장비한 라인 센서부(본 발명의 "스캔 유닛"에 상당)가 배치되어 있고, 부품 유지 부재에 흡착 유지된 부품의 직하 위치를 스캐닝함으로써 이 부품의 하면을 촬상하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 이 장치를 장비한 표면 실장기 등은 부품의 하면 화상에 의거해서 부품의 유지 상태를 화상 인식하여 위치 결정 정밀도의 향상을 도모하고 있다.
그런데, 종래 장치에서는 라인 센서부 등의 스캔 유닛을 구동하기 위한 구동 기구로서 회전형 모터(구동원), 볼 나사 축, 및 볼 너트 기구부를 조합시킨 것이 일반적으로 채용되어 있다. 즉, 모터로부터 발생한 회전 구동력이 볼 나사 축과 볼 너트 기구부에 의해 직선 구동력으로 변환된 후에 이 직선 구동력을 사용하여 스캔 유닛이 구동되고 있다. 따라서, 다음과 같은 문제가 발생하는 경우가 있었다.
부품 인식 장치에서는, 상술한 바와 같이, 구동 기구에 의해 스캔 유닛을 이동시켜서 부품 화상을 촬상하고, 그 촬상 결과에 의거해서 부품 위치 결정을 행하고 있다. 따라서, 부품 위치 결정의 정밀도를 높이기 위해서는 스캔 유닛의 위치 결정을 고정밀도로 행하는 것이 대단히 중요하고, 필연적으로 구동 기구에 대하여 고정밀도의 스캔 유닛의 위치 결정 성능이 요구된다. 그러나, 종래의 구동 기구를 채용한 부품 인식 장치에서는 볼 나사 축과 볼 너트 기구부의 마모에 의해 스캔 유닛의 위치 결정 정밀도에 혼란이 발생하는 경우가 있었다.
따라서, 이러한 문제나 과제를 해결하는 대책으로서, 리니어 모터를 스캔 유닛의 구동원으로서 사용하는 것이 고려된다. 그러나, 리니어 모터는 고정자와 가동자 사이에 흡인력을 발생시키면서 고정자 및 가동자에서 발생하는 자속의 상호 작용에 의해 구동 대상물(스캔 유닛)을 구동한다. 따라서, 이 동작 특성을 고려해서 리니어 모터를 부품 인식 장치에 적용할 필요가 있다. 즉, 리니어 모터를 채용한 장치에서는 리니어 모터에 특유한 응력(흡인력)이 가이드 레일 등의 가이드 수단에 작용한다. 따라서, 부품 인식 장치로의 리니어 모터의 적용이 부적절한 경우에는 가이드 수단에 대하여 과대한 응력이 부여되어 가이드 수단의 구성 부품이 마모되어 덜컹거림이 발생하는 경우가 있다. 그 결과, 스캔 유닛의 위치나 자세가 변화되어 부품 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 이와 같이 화상 인식에 안정성이나 정밀도를 결한 부품 인식 장치를 표면 실장기나 부품 시험기에 장착하고, 부품 인식 장치에 의한 인식 결과에 의거하여 부품의 위치 결정을 행하면 장기 사용에 있어서 제품의 수율 저하나 검사 품질의 저하를 초래하게 된다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 촬상 수단을 가진 스캔 유닛을 이동시켜서 부품을 촬상하는 부품 인식 장치에 있어서, 부품 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 촬상 수단을 가진 스캔 유닛을 이동시켜서 부품을 촬상하는 부품 인식 장치를 장비한 표면 실장기에 있어서, 부품 화상 인식 정밀도를 높여서 기판으로의 부품의 높은 설치 정밀도를 장기에 걸쳐서 유지하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 촬상 수단을 가진 스캔 유닛을 이동시켜서 부품을 촬상하는 부품 인식 장치를 장비한 부품 시험기에 있어서, 부품의 높은 화상 인식 정밀도를 장기에 걸쳐서 유지하고, 부품 검사 정밀도를 장기에 걸쳐서 유지하는 것을 제 3 목적으로 한다.
이상과 같은 기술적 과제는 이하와 같은 구성을 구비한 본 발명의 부품 인식 장치 등에 의해 달성된다.
즉, 본 발명은 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재한 헤드 유닛에 설치되고, 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 촬상해서 화상 인식하는 부품 인식 장치로서, 상기 제 1 목적을 달성하기 위해서 헤드 유닛에 대하여 소정의 이동 방향으로 연설(延設)된 안내 레일과, 이동 방향과 직교하는 방향에 있어서의 이동이 규제되면서 안내 레일을 따라 이동 방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있는 슬라이더를 가진 가이드 수단과, 부품 유지 부재에 의해 유지된 부품을 촬상하는 촬상 수단을 갖고, 가이드 수단에 의해 헤드 유닛에 대하여 이동 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 스캔 유닛과, 고정자와 가동자 사이에 흡인력을 발생시키면서 고정자 및 가동자에서 발생하는 자속의 상호 작용에 의해 스캔 유닛을 이동 방향으로 구동하는 리니어 모터를 구비하고, 가동자에 대하여 슬라이더 및 스캔 유닛이 장착됨과 아울러 가동자와 대향하는 면이 하방 또는 비스듬히 하방을 향한 상태로 고정자가 헤드 유닛에 고정된 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성된 부품 인식 장치에서는 리니어 모터의 가동자에 대하여 슬라이더 및 스캔 유닛이 장착됨과 아울러 이 가동자와 대향하는 면이 하방 또는 비스듬히 하방을 향한 상태로 리니어 모터의 고정자가 헤드 유닛에 고정되어 있다. 따라서, 가이드 수단에 인가되는 흡인력의 영향을 완화할 수 있어 가이드 수단의 마모를 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 이동 방향과 직교하는 방향에 있어서 안내 레일과 슬라이더 사이에 덜컹거림이 발생하는 것을 방지할 수 있어 부품 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 있다.
여기서, 부품의 유지 상태를 촬상하여 화상 인식하기 위해서 촬상 수단으로서 부품의 하면을 촬상하는 하면 촬상부를 사용해도 좋다. 즉, 스캔 유닛의 이동에 따라 촬상 수단이 이동 방향으로 이동함으로써 하면 촬상부에 의해 촬상 가능한 하면 촬상 영역이 흡착 노즐에 유지되어 있는 부품의 하면으로 이동해서 이 부품의 하면 화상을 하면 촬상부가 촬상해도 좋고, 이에 따라 이 부품의 하면 화상을 고정밀도로 촬상할 수 있다.
또한, 촬상 수단으로서 부품의 측면을 촬상하는 측면 촬상부를 추가해도 좋다. 즉, 스캔 유닛의 이동에 따라 촬상 수단이 이동 방향으로 이동함으로써 측면 촬상부에 의해 촬상 가능한 측면 촬상 영역이 흡착 노즐에 유지되어 있는 부품의 측면으로 이동해서 이 부품의 측면 화상을 측면 촬상부가 촬상해도 좋고, 이에 따라 이 부품의 측면 화상을 고정밀도로 촬상할 수 있다. 이와 같이, 부품을 하면에서뿐만 아니라 측면에서도 촬상함으로써 부품의 유지 상태를 더욱 정확하게 포착할 수 있다.
또한, 스캔 유닛의 이동 방향에 있어서의 하면 촬상 영역과 측면 촬상 영역의 상대 관계는 임의적이지만, 예를 들면 양자가 거의 일치하도록 하면 촬상부 및 측면 촬상부를 스캔 유닛에 배치해도 좋다. 이 경우, 스캔 유닛을 이동 방향으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또한, 하면 촬상부 및 측면 촬상부에 대해서는 모두 라인 센서에 의해 구성해도 좋고, 또는 모두 에어리어 카메라(area camera)에 의해 구성해도 좋다. 이러한 구성을 채용함으로써 하면 화상 및 측면 화상을 안정적으로 촬상할 수 있다.
또한, 부품 유지 부재가 복수개 열상(列狀)으로 배열된 상태로 헤드 유닛에 탑재되어 있는 경우에는 가이드 수단을 부품 유지 부재의 배열 방향을 따라 연설하는 것이 적합하다. 즉, 이러한 구성을 채용 함으로써 스캔 유닛의 1회의 이동에 의해 전부품의 유지 상태를 화상 인식할 수 있어 화상 인식의 효율화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 표면 실장기는 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재해서 부품 공급부와 기판 사이에서 부품 유지 부재를 이동시키는 헤드 유닛을 구비하고, 부품 유지 부재에 의해 부품 공급부로부터 부품을 유지 반출함과 아울러 부품 유지 부재에 유지된 부품을 촬상해서 이 부품의 유지 상태를 화상 인식하고나서 이 부품을 기판상에 실장하는 표면 실장기로서, 상기 제 2 목적을 달성하기 위해서 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서 설치된 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 부품 인식 장치와, 부품 인식 장치에 의해 화상 인식된 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태에 의거하여 이 부품의 기판으로의 실장시에 있어서의 부품 유지 부재의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성된 표면 실장기에서는 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서, 상기한 부품 인식 장치가 설치되어 있기 때문에 부품의 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 있다. 그리고, 그 화상 인식 결과에 의거하여 제어 장치가 부품 유지 부재의 구동을 제어하고 있으므로 기판상으로의 부품의 실장을 장기에 걸쳐서 정밀하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 부품 시험기는 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재해서 부품 공급부와 부품 검사부 사이에서 상기 부품 유지 부재를 이동시키는 헤드 유닛을 구비하고, 상기 부품 유지 부재에 의해 상기 부품 공급부로부터 부품을 유지 반출함과 아울러 상기 부품 유지 부재에 유지된 부품을 촬상해서 이 부품의 유지 상태를 화상 인식하고나서 이 부품을 상기 부품 검사부로 이송해서 부품 검사를 행하는 부품 시험기로서, 상기 제 3 목적을 달성하기 위해서 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서 설치된 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 부품 인식 장치와, 부품 인식 장치에 의해 화상 인식된 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태에 의거하여 이 부품의 부품 검사부로의 이송시에 있어서의 부품 유지 부재의 구동을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성된 부품 시험기에서는 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서, 상기한 부품 인식 장치가 설치되어 있기 때문에 부품의 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 있다. 그리고, 그 화상 인식 결과에 의거하여 제어 장치가 부품 유지 부재의 구동을 제어하고 있으므로 부품 검사부로의 부품의 이송을 장기에 걸쳐서 정밀하게 행할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 1 실시형태를 장비한 표면 실장기의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.
[도 2] 헤드 유닛의 정면도이다.
[도 3] 헤드 유닛의 측면도이다.
[도 4] 부품 인식 장치를 구성하는 리니어 모터 및 리니어 가이드의 구성을 나타낸 사시도이다.
[도 5] 부품 인식 장치의 부분 단면을 나타낸 도면이다.
[도 6] 리니어 가이드의 구성을 나타낸 도면이다.
[도 7] 제어 장치의 전기적 구성을 부분적으로 나타낸 블록도이다.
[도 8] 부품 유지 상태의 화상 인식 동작 및 흡착 어긋남의 보정 동작을 나타낸 모식도이다.
[도 9] 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 2 실시형태를 나타낸 부분 단면도이다.
[도 10] 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 3 실시형태를 나타낸 부분 단면도이다.
도 1은 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 1 실시형태를 장비한 표면 실장기의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 또한, 도 2 및 도 3은 각각 헤드 유닛의 정면도 및 측면도이다. 또한, 이들 도면 및 나중에 설명하는 도면에서는 각 도면의 방향 관계를 명확히 하기 위해서 XYZ 직각 좌표축이 도시되어 있다.
이 표면 실장기(1)에서는 기대(基臺)(11)상에 기판 반송 기구(2)가 배치되어 있고, 기판(3)을 소정의 반송 방향(X)으로 반송 가능하게 되어 있다. 보다 상세하게는, 기판 반송 기구(2)는 기대(11)상에 있어서 기판(3)을 도 1의 우측으로부터 좌측으로 반송하는 한쌍의 컨베이어(21, 21)를 구비하고 있다. 그리고, 컨베이어(21, 21)는 기판(3)을 반입하고, 소정의 설치 작업 위치[동 도면에 도시된 기판(3)의 위치]에서 정지시켜 도시 생략된 유지 장치로 기판(3)을 고정해 유지한다. 그리고, 부품 공급부(4)로부터 공급되는 전자 부품(5)(도 5)이 헤드 유닛(6)에 탑재된 흡착 노즐(부품 유지 부재)(61)에 의해 기판(3)으로 이송된다. 이 때, 헤드 유닛(6)에 장착된 부품 인식 장치(7)가 흡착 노즐(61)에 의한 전자 부품(5)의 흡착 상태를 화상 인식하여 그 인식 결과를 표면 실장기(1) 전체를 제어하는 제어 장치(8)(도 7)로 출력한다. 한편, 제어 장치(8)는 화상 인식 결과에 의거하여 이송 동작을 제어해서 기판(3)상의 소정 위치로의 전자 부품(5)의 실장을 행한다. 그리고, 기판(3)에 실장해야 할 부품의 전부에 대해서 실장 처리가 완료되면 기판 반송 기구(2)는 기판(3)을 반출한다.
이와 같이 구성된 기판 반송 기구(2)의 양측에는 상기한 부품 공급부(4)가 배치되어 있다. 이들 부품 공급부(4)는 다수의 테이프 피더(tape feeder)(41)를 구 비하고 있다. 또한, 각 테이프 피더(41)에는 전자 부품(5)을 수납ㆍ유지한 테이프를 권회한 릴(도시 생략)이 배치되어 있어 전자 부품(5)을 헤드 유닛(6)에 공급 가능하게 되어 있다. 즉, 각 테이프에는 집적 회로(IC), 트랜지스터, 콘덴서 등의 소편상(小片狀)의 칩 전자 부품(5)이 소정 간격 걸러 수납, 유지되어 있다. 그리고, 테이프 피더(41)가 릴로부터 테이프를 헤드 유닛(6)측으로 송출함으로써 이 테이프내의 전자 부품(5)이 간헐적으로 투입되고, 그 결과 헤드 유닛(6)의 흡착 노즐(61)에 의한 전자 부품(5)의 픽업이 가능하게 된다.
이 헤드 유닛(6)은 전자 부품(5)을 흡착 노즐(61)에 의해 흡착 유지한 채 기판(3)으로 반송함과 아울러 유저에 의해 지시된 위치로 이송하는 것이며, 합계 8개의 흡착 노즐(61)을 구비하고 있다. 보다 상세하게 설명하면 헤드 유닛(6)은 다음과 같이 구성되어 있다. 이 헤드 유닛(6)에서는 연직 방향(Z)으로 연설된 실장용 헤드(62)가 8개, X축 방향[기판 반송 기구(2)에 의한 기판(3)의 반송 방향]으로 등간격으로 열상(列狀)으로 설치되어 있다. 또한, 각 실장용 헤드(62)의 선단부에 흡착 노즐(61)이 장착되어 있고, 헤드 유닛(6) 전체에서는 합계 8개의 흡착 노즐(61)이 X방향으로 열상 배치되어 있다. 또한, 각 흡착 노즐(61)에 대하여는 전동 스위칭 밸브를 통해 부압 발생 장치, 정압 발생 장치, 및 대기 중 어느 하나에 연통 가능하게 되어 있고(그 도시는 생략함), 제어 장치(8)에 의해 부압 발생 장치로부터의 부압 흡착력을 흡착 노즐(61)에 부여함으로써 이 흡착 노즐(61)의 하방 단부(선단부)가 전자 부품(5)의 상면을 흡착해서 부품 유지가 가능하게 되어 있다. 역으로 제어 장치(8)에 의해 흡착 노즐(61)에 정압 발생 장치로부터의 정압을 공급하면 흡 착 노즐(61)에 의한 전자 부품(5)의 흡착 유지가 해제됨과 아울러 정압에 의해 전자 부품(5)을 순시적으로 기판(3)에 실장한다. 그리고, 전자 부품(5)의 실장후 흡착 노즐(61)은 대기 개방으로 된다. 이와 같이, 헤드 유닛(6)에서는 제어 장치(8)에 의한 부압 흡착력 및 정압 공급의 제어에 의해 전자 부품(5)의 착탈이 가능하게 되어 있다.
또한, 각 흡착 노즐(61)은 헤드 유닛(6)에 대하여 도시 생략된 노즐 승강 구동 기구에 의해 승강(Z축 방향의 이동) 가능하게 그리고 도시 생략된 노즐 회전 구동 기구에 의해 노즐 중심축 주위에서 회전(도 2 및 도 3의 R방향의 회전) 가능하게 되어 있다. 이들 구동 기구 중 노즐 승강 구동 기구는 흡착 또는 장착을 행할 때의 하강 위치와, 반송이나 촬상을 행할 때의 상승 위치 사이에서 흡착 노즐(61)을 승강시키는 것이다. 한편, 노즐 회전 구동 기구는 흡착 노즐(61)을 필요에 따라 회전시키기 위한 기구이며, 회전 구동에 의해 전자 부품(5)을 실장시에 있어서의 소정의 R축 방향으로 위치시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 이들 구동 기구에 대해서는 각각 서보 모터와 소정의 동력 전달 기구로 구성되어 있다.
또한, 헤드 유닛(6)은 이들 흡착 노즐(61)에서 흡착된 전자 부품(5)을 부품 공급부(4)와 기판(3) 사이에서 반송하여 기판(3)에 실장하기 위해서 기대(11)의 소정 범위에 걸쳐 X축 방향 및 Y축 방향(X축 및 Z축 방향과 직교하는 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 즉, 헤드 유닛(6)은 X축 방향으로 연장된 실장용 헤드 지지 부재(63)에 대하여 X축을 따라 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 실장용 헤드 지지 부재(63)는 양단부가 Y축 방향의 고정 레일(64)에 지지되고, 이 고정 레 일(64)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 헤드 유닛(6)은 X축 서보 모터(65)에 의해 볼 나사(66)를 통해 X축 방향으로 구동되고, 실장용 헤드 지지 부재(63)는 Y축 서보 모터(67)에 의해 볼 나사(68)를 통해 Y축 방향으로 구동된다.
이와 같이, 헤드 유닛(6)은 흡착 노즐(61)에 흡착된 전자 부품(5)을 부품 공급부(4)로부터 목적 위치까지 반송 가능하게 되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는 부품 반송중에 흡착 노즐(61)에 있어서의 전자 부품(5)의 흡착 유지 상태를 순차적으로 촬상해서 화상 인식하기 위해서 부품 인식 장치(7)가 헤드 유닛(6)에 장착되어 있다. 이하, 부품 인식 장치(7)의 구성 및 동작에 대해서 설명한다.
도 4는 부품 인식 장치를 구성하는 리니어 모터 및 리니어 가이드의 구성을 나타낸 사시도이다. 또한, 도 5는 부품 인식 장치의 부분 단면을 나타낸 도면이다. 또한, 도 6은 리니어 가이드의 구성을 나타내는 도면이며, 이 중 도 6(A)는 리니어 가이드의 단면도, 도 6(B)는 도 6(A)의 A-A선 단면도이다. 이 부품 인식 장치(7)에서는 스캔 유닛(71)이 리니어 가이드(72) 및 리니어 모터(73)를 각각 통해 헤드 유닛(6)에 설치되어 있다. 그리고, 스캔 유닛(71)이 한쌍의 리니어 가이드(72, 72)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 아울러 리니어 모터(73)로부터의 구동력을 받아서 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
이 리니어 모터(73)는 보텀 프레임(bottom frame)(731)과 영구 자석(732)으로 고정자가 구성되는 한편, 코일부(733)와 베이스 플레이트(734)로 가동자가 구성되어 있다. 보다 상세하게는 다음과 같이 구성되어 있다. 보텀 프레임(731)은 X축 방향으로 신장된 형상을 갖고 있고, 헤드 유닛(6)의 하방 단부에 고정되어 있다. 그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 영구 자석(732)이 X축 방향으로 일렬로 배치되어 있다. 즉, 보텀 프레임(731)의 하면 중앙부는 가동자의 코일부(733)와 대향하는 표면 영역으로 되어 있고, 이 표면 영역에 대하여 제 1 극성 상태(하면이 S극, 표면이 N극이 되는 상태)의 영구 자석(732)과, 제 2 극성 상태(하면이 N극, 표면이 S극이 되는 상태)의 영구 자석(732)이 X축 방향을 따라 교대로 배열되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 영구 자석(732)의 하면(732a)이 본 발명의 "가동자와 대향하는 면"에 상당하고 있고, 이 하면(732a)이 하방, 즉(-Z)방향을 향한 상태로 리니어 모터(73)의 고정자가 헤드 유닛(6)에 설치되어 있다.
또한, 보텀 프레임(731)의 하면 양측에 대하여 X축 방향으로 신장된 형상을 가진 사이드 프레임(735)이 각각 고정되어 있다. 이에 따라, 보텀 프레임(731)과 사이드 프레임(735)으로 둘러싸여진 오목부 공간은 개구를 하방으로 향한 상태로 형성되어 있다. 그리고, 각 사이드 프레임(735)에 리니어 가이드(72)가 장착됨과 아울러 이 오목부 공간내를 리니어 모터(73)의 가동자가 이동 가능하게 되어 있다.
각 리니어 가이드(72)는 X축 방향으로 연장된 레일(721)(안내 레일)과, 이 레일(721)에 대하여 X축 방향으로 슬라이딩 가능하고 Y축 방향, Z축 방향으로 이동 불능하게 장착된 슬라이더(722)로 구성되어 있다. 그리고, 한쌍의 레일(721, 721)이 각각 대응하는 사이드 프레임(735)의 하방 단면에 고정되어 있고, 서로 평행하게 나열된 상태로 헤드 유닛(6)의 하방 단부에 배치되어 있다. 또한, 도 4 중의 부호 727은 슬라이더(722)의 이동을 규제하는 스톱퍼이다. 여기서, 리니어 가이 드(72)에 있어서의 슬라이드 구조에 대해서는 임의적이지만 이 실시형태에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 강구(鋼球)(723) 등으로 이루어진 슬라이드 베어링이 채용되어 있다. 보다 구체적으로는 다음과 같이 구성되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 강구(723)가 접하는 레일(721)의 부분에는 X축 방향으로 연장된 슬라이드용 홈(724)이 형성되고, 이 홈(724)의 근방에 슬라이더(722)를 관통해서 X축 방향으로 연장된 강구 순환로(725)가 형성되고, 슬라이더(722)의 양단부에 슬라이드용 홈(724)으로부터 강구 순환로(725)로, 강구 순환로(725)로부터 슬라이드용의 홈(724)으로 각 강구(723)를 인도하는 가이드 부재(726)가 각각 배치되어 있고, 이들 슬라이드용 홈(724), 강구 순환로(725), 가이드 부재(726) 및 충전되는 복수의 강구(723)로 이루어진 복수의 기계 요소에 의해 슬라이드 베어링이 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 한쌍의 슬라이더(722, 722)에 대하여 리니어 모터(73)의 가동자가 고정되어 있다. 즉, 베이스 플레이트(734)의 상면 양단부는 한쌍의 슬라이더(722, 722)에 고정되어 있다. 또한, 이 베이스 플레이트(734)의 상면 중앙부에 코일부(733)가 볼트 등의 체결 부재에 의해 고정되어 있다. 따라서, 코일부(733)가 한쌍의 리니어 가이드(72, 72)에 의해 끼워져 있는 상태로 베이스 플레이트(734) 및 코일부(733)가 일체적으로 리니어 가이드(72)에 안내되면서 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 이와 같이 구성된 리니어 모터(73)의 코일부(733)는 모터 구동용 케이블(도시 생략)을 통해 리니어 구동 제어부(86)(도 7)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 구동 신호가 리니어 구동 제어부(86)로부터 코일부(733)에 부여됨으로써 이 구동 신호에 따른 방향 및 속도로 가동자[베이스 플레이트(734) 및 코일부(733)]가 X축 방향으로 이동한다. 이에 따라, 스캔 유닛(71)은 X축 방향으로 구동된다. 또한, 헤드 유닛(6)의 측면측에는 굴곡 가능한 덕트 부재(69)가 인접되어 있고, 상기 모터 구동용 케이블은 다음에 설명하는 센서용 케이블과 함께 이 덕트 부재(69)에 수용된다.
이 센서용 케이블은 스캔 유닛(71)의 위치를 검출하는 센서를 리니어 구동 제어부(86)에 전기적으로 접속하기 위한 케이블이다. 이 실시형태에서는 위치 검출 센서로서 자기 센서(75)가 사용되고 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 자기적으로 눈금을 기록한 플레이트상의 자기 스케일(751)이 레일(721)을 따라 사이드 프레임(735)의 -Y측 측면에 고정되어 있다. 한편, 베이스 플레이트(734)의 측면에 고정된 센서 지지 부재(752)에 대하여, MR 센서나 홀 센서 등의 자기 센서(75)가 장착되어 있고, 이 자기 센서(75)에 의해 자기 스케일(751)을 판독한다. 이에 따라, X축 방향에 있어서의 스캔 유닛(71)의 위치에 관한 전기 신호가 자기 센서(75)로부터 출력되어 센서용 케이블(752)(도 7)을 통해 리니어 구동 제어부(86)에 부여되어서 스캔 유닛(71)의 위치가 검출된다. 또한, 스캔 유닛(71)의 위치 검출 수단은 자기 센서에 한정되지 않고, 임의의 위치 검출 방식을 채용할 수 있다.
상기한 바와 같이, X축 방향으로 구동되는 스캔 유닛(71)은 전자 부품(5)의 하면을 촬상하는 하면 촬상용 카메라(711) 및 전자 부품(5)의 측면을 촬상하는 측면 촬상용 카메라(712)를 장비하고 있다. 이들 카메라(711, 712)는 양쪽 모두 CCD 에어리어 카메라로 하거나 양쪽 모두 라인 센서로 하도록 구성되어 있고, 흡착 노즐(61)에 흡착된 전자 부품(5)이 부품 공급부(4)로부터 목적 위치까지 반송되어 있는 사이에 CCD 에어리어 카메라인 경우는 촬상 위치에서 스캔 유닛(71)의 이동을 정지하거나 미속(微速)으로 하고, 라인 센서인 경우는 소정의 이동 속도를 유지하면서 흡착 노즐(61)에 있어서의 전자 부품(5)의 흡착 상태를 순차적으로 촬상해서 화상 인식한다. 또한, 스캔 유닛(71)은 흡착 노즐(61)을 하방측으로부터 조명하는 조명부(713)를 갖고 있다. 또한, 조명부(713)의 구성이나 설치 위치 등에 대해서는 임의적이지만 이 실시형태에서는 복수의 발광 다이오드에 의해 조명부(713)가 구성되어 있다. 그리고, 스캔 유닛(71)의 이동에 따르는 조명부(713)는 흡착 노즐(61)의 직하 위치로 이동하여 이 흡착 노즐(61)에 흡착 유지된 전자 부품(5)을 선택적으로 조명한다.
본 실시형태에 있어서, 라인 센서에 의해 구성되는 하면 촬상용 카메라(711)는 스캔 유닛(71)의 내부에 배치되어 있고, 스캔 유닛(71)에 일체로 설치된 화상 캡쳐링부(714)[도 5(A)]를 통해 전자 부품(5)의 하면의 화상을 촬상한다. 이 화상 캡쳐링부(714)는 상방으로부터의 평면시에 있어서 조명부(713)를 구성하는 발광 다이오드에 둘러싸여지도록 설치되어 있고, 종장구형(縱長矩形)의 슬릿으로 구성되어 있다. 이와 같이, 슬릿 구성을 채용함으로써 카메라(711)로의 외란광(外亂光)의 입사가 억제되어서 슬릿 형상에 대응하는 하면 촬상 영역을 양호하게 촬상 가능하게 되어 있다. 또한, 이 하면 촬상 영역은 스캔 유닛(71)의 이동에 따라 X축 방향으로 주사되기 때문에 스캔 유닛(71)이 흡착 노즐(61)의 하방을 통과함으로써 이 흡착 노즐(61)에 흡착된 전자 부품(5)의 하면 화상이 정확하게 촬상된다. 그리고, 그 하면 화상에 관련된 화상 신호가 제어 장치(8)의 화상 처리부(85)(도 7)에 부여된다. 또한, 도 5 중의 부호 715는 스캔 유닛(71)내에 설치된 반사 프리즘이나 반사 미러 등의 광학 부품에 의해 구성된 광로 변경부이며, 화상 캡쳐링부(714)의 직하 위치에 배치되어 있다. 그리고, 광로 변경부(715)는 흡착 헤드(61)측으로부터 하방을 향하는 광을 카메라(711)로 안내한다.
또한, 한쪽의 카메라(712)는 카메라 지지 칼럼(716)의 상단부에 고정되어 있다. 이 카메라 지지 칼럼(716)은 스캔 유닛(71)의 +Y 방향 단부의 상면으로부터 연직 방향(Z 방향)으로 입설(立設)되어 있고, 그 높이는 상면으로부터 흡착 노즐(61)의 선단까지의 거리에 대응해서 설정되어 있다. 따라서, 측면 촬상용 카메라(712)에 의해 촬상 가능한 영역(측면 촬상 영역)의 높이 위치는 노즐 선단의 높이 위치와 거의 일치하고 있고, 흡착 노즐(61)의 선단부 및 흡착 노즐(61)에 의해 흡착된 전자 부품(5)의 양 측면 화상을 일체적으로 촬상 가능하게 되어 있다. 또한, 상기한 하면 촬상 영역과 마찬가지로 측면 촬상 영역은 스캔 유닛(71)의 이동에 따라 X축 방향으로 주사되기 때문에 스캔 유닛(71)에 설치된 카메라(712)가 흡착 노즐(61)의 측방을 통과함으로써 이 흡착 노즐(61)에 흡착된 전자 부품(5)의 측면 화상이 정확하게 촬상된다. 그리고, 그 측면 화상에 관련된 화상 신호가 제어 장치(8)의 화상 처리부(85)(도 7)에 부여된다.
또한, 이 실시형태에서는 하면 촬상 영역과 측면 촬상 영역이 스캔 유닛(71)의 이동 방향(X축 방향)에 있어서 거의 일치하도록 하면 촬상용 카메라(711) 및 측 면 촬상용 카메라(712)가 스캔 유닛(71)에 배치되어 있다. 따라서, 전자 부품(5)의 하면 및 측면을 거의 동시에 촬상할 수 있다. 즉, 스캔 유닛(71)이 흡착 노즐(61)의 하방을 통과한 시점에서 전자 부품(5)의 하면 화상뿐만 아니라 측면 화상도 고정밀도로 촬상할 수 있다. 이것은 양 카메라(711, 712)가 각각 CCD 에어리어 카메라로 구성되었을 경우에 유효하고, 이 경우 스캔 유닛(71)에 의한 촬상을 위한 정지 위치 또는 미속 이동 위치를 확장하지 않고 마무리되고, 스캔 유닛(71)의 반송 시간이 길어지지 않는 이점도 있다. 또한, 본 실시형태와 같이, 양 카메라(711, 712)가 각각 라인 센서인 경우 하면 촬상 영역과 측면 촬상 영역을 X축 방향으로 일치시키지 않아도 각각의 화상을 고정밀도로 촬상 가능하지만 일치시킴으로써 스캔 유닛(71)을 X축 방향으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
도 7은 제어 장치의 전기적 구성을 부분적으로 나타낸 블록도이며, 화상 인식에 관련된 구성을 중심으로 도시하고 있다. 이 제어 장치(8)는 동 도면에 도시된 바와 같이, 표면 실장기(1) 전체의 동작을 통괄적으로 컨트롤하는 주제어부(81)와, 각종 처리 프로그램이나 각종 데이터 기억한 기억부(82)를 구비하고, 버스(83)를 통해 서로 신호의 교환이 가능하도록 접속되어 있다. 또한, 이 버스(83)에는 조명 제어부(84), 화상 처리부(85) 및 리니어 구동 제어부(86) 등이 접속되어 있다. 그리고, 주제어부(81)는 기억부(82)에 미리 기억되어 있는 처리 프로그램에 따라서 조명 제어부(84), 화상 처리부(85) 및 리니어 구동 제어부(86) 등을 제어해서 전자 부품(5) 유지 상태의 검출 및 흡착 어긋남량의 산출을 행한다. 또한, 주제어부(81)는 도시를 생략한 실장기 각 부를 제어하는 제어부(서보 모터 구동 제어부, 부압 제어부, 정압 제어부 등)를 제어해서 상기 흡착 어긋남을 보정하면서 기판(3)으로의 전자 부품(5)의 실장을 행한다. 여기에서는 유지 상태의 화상 인식 및 흡착 어긋남량의 산출의 일례에 대해서 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 8은 제 1 실시형태에 있어서의 유지 상태의 화상 인식 동작 및 흡착 어긋남의 보정 동작을 나타낸 모식도이다. 이 중 도 8(A)는 하면 촬상용 카메라(711)에 의해 촬상되는 하면 화상의 일례를 나타내고, 도 8(B)는 기판상의 부품 실장 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 8(C)는 흡착 정상시에 얻어지는 측면 화상의 일례를 나타내고, 도 8(D)는 흡착 불량시에 얻어지는 측면 화상의 일례를 나타내고 있다.
이 표면 실장기(1)에서는, 상기한 바와 같이, 흡착 노즐(61)에 흡착된 전자 부품(5)이 부품 공급부(4)로부터 목적 위치까지 반송되어 있는 사이에 제어 장치(8)는 기억부(82)에 기억된 처리 프로그램에 따라서 각 부를 제어한다. 이에 따라, 각 흡착 노즐(61)에 흡착 유지된 전자 부품(5) 화상이 촬상되어서 도 8(A)에 도시된 바와 같은 하면 화상(91)과, 도 8(C) 또는 도 8(D)에 도시된 바와 같은 측면 화상(92)이 각각 얻어진다. 그리고, 제어 장치(8)는 하면 화상(91)에 의거하여 흡착 노즐(61)의 중심에 대한 전자 부품(5)의 흡착 어긋남과, 전자 부품(5)의 R축 방향 위치의 확인을 행함과 아울러 측면 화상(92)에 의거하여 흡착 불량의 유무를 확인한다. 이하, 하면 화상(91)에 의거한 흡착 노즐(61)의 구동 제어 동작과 측면 화상(92)에 의거한 흡착 불량의 유무 확인 동작으로 나누어서 설명한다.
도 8(A)에 있어서의 점 O는 흡착 노즐(61)의 중심 위치를 나타내는 것에 대해, 점 O'는 흡착 노즐(61)에 흡착 유지된 전자 부품(5)의 중심 위치를 나타내고 있다. 이상 상태에서는 양 점 O, O'가 일치하고 있고, 이것을 전제로 해서 기판(3)상으로의 부품의 탑재 위치 데이터가 제어 장치(8)에 미리 부여되어 있다. 이 실시형태에서는 탑재 위치 데이터로서 기판(3)상에 있어서의 전자 부품(5)의 중심 위치 좌표(xp, yp)와, 소망의 R축 방향의 회전량(α0)이 제어 장치(8)의 기억부(82)에 미리 기억되어 있다.
도 8(A)에 도시된 바와 같이, 흡착 노즐(61)에 흡착 유지된 전자 부품(5)(이하 "흡착 부품"이라 함)의 중심 위치(O')가 흡착 노즐(61)의 중심 위치(O)와 일치하지 않고 있는 경우 하면 화상(91)에 대하여 화상 처리를 실시함으로써 양자(O, O') 사이에서의 X축 방향의 위치 어긋남량(Δx) 및 Y축 방향의 위치 어긋남량(Δy)이 구해진다. 또한, 전자 부품(5)의 회전량(α)에 대해서도 하면 화상(91)으로부터 구할 수 있다. 그리고, 이들 값에 의거하여 흡착 노즐(61)의 구동을 제어함으로써 흡착 노즐(61)의 중심 위치를 기판상의 위치 좌표[P(xp1, yp1)]에 위치시킴과 아울러 흡착 노즐(61)을 R축 방향으로 (α0-α)만큼 회전시킨다. 이에 따라, 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 기판상에서의 전자 부품(5)의 위치 결정을 행한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(8)의 주제어부(81)는 하면 화상(91)으로부터 위치 어긋남량(Δx, Δy), 및 회전량을 구할 수 있고, 그것들의 흡착에 있어서의 위치 어긋남량(Δx, Δy)을 다음식에 대입하여 양 중심 위치(O, O')의 직선 거리(Δr)를 구한다.
Δr=(Δx2+ Δy2)1/2 … 식(1)
여기서, 하면 화상(91)에 있어서의 전자 부품(5)의 중심 위치(O')를 통과하 고 또한 전자 부품(5)의 길이 방향으로 연장된 가상선을 직선(L1)으로 하고, 양 중심 위치(O, O')를 맺는 가상선을 직선(L2)으로 하고, X축 방향에 대한 직선(L1)의 경사각[즉, 흡착 부품(5)의 회전량]을 각도(α)로 하고, 2개의 직선(L1, L2)의 교차 각도를 각도(β)로 하고, X축 방향에 대한 직선(L2)의 경사각을 각도(γ)로 했을 때 다음식이 성립한다.
γ=cos-1(Δx/Δr)=β+α … 식(2)
그리고, 식(2)를 변형함으로써 다음식이 얻어진다.
β=cos-1(Δx/Δr)-α … 식(3)
그리고, 제어 장치(8)는 각도(α0)와 각도(β)를 서로 가산한 각도(δ)와, 직선 거리(Δr)로부터 위치 좌표[P(xp1, yp1)]를 구한다.
xp1=xp-Δrㆍcosδ … 식(4)
yp1=yp-Δrㆍsinδ … 식(5)
단, δ=α0+β=(α0-α)+cos-1(Δx/Δr)
그리고, 제어 장치(8)는, 후술하는 바와 같이, 흡착 노즐(61)을 구동 제어함으로써, 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 전자 부품(5)의 중심 위치가 기판상의 중심 위치 좌표(xp, yp)와 완전히 일치하도록 전자 부품(5)의 위치 결정을 행한다. 또한, 제어 장치(8)는 흡착 노즐(61)을 R축 방향으로 각도(α0-α)만큼 회전시킨다. 이에 따라, 흡착 어긋남이 발생하더라도 전자 부품(5)을 소망의 위치 및 회전 각도로 기판(3)상에 실장시킬 수 있다.
이어서, 측면 화상(92)에 의거한 흡착 불량의 유무 확인 동작에 대해서 도 8(C), 도 8(D)를 참조하면서 설명한다. 이 실시형태에서는 측면 촬상용 카메라(712)는 흡착 노즐(61)의 선단부 및 흡착 노즐(61)에 의해 흡착된 전자 부품(5)의 양 측면 화상을 일체적으로 촬상하기 때문에 측면 화상(92)에는 흡착 노즐상(921)과 흡착 부품상(922)이 포함된다. 그리고, 흡착이 정상으로 행해진 경우에는, 도 8(C)에 도시된 바와 같이, 흡착 노즐상(921)의 선단(921a)은 흡착 부품상(922)의 상방단(922a)과 일치하고 있다. 이에 대하여, 도 8(D)에 도시된 바와 같이, 흡착 노즐상(921)의 선단(921a)이 흡착 부품상(922)의 상방단(922a)과 일치하지 않고 있는 경우에는 흡착 노즐(61)에 대한 흡착 부품(5)의 경사를 검출할 수 있고, 이것을 흡착 불량이라고 판단할 수 있다. 또한, 도 8(D) 중의 파선으로 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐상(921)의 선단(921a)이 측면 화상(92)에 명시되지 않고 있는 경우이어도 제어 장치(8)는 연산에 의해 선단(921a)을 구할 수 있다.
그리고, 제어 장치(8)는 흡착 양호라고 판단했을 경우에는 상기한 구동 제어에 의해 기판(3)으로의 전자 부품(5)의 실장을 행한다. 즉, 제어 장치(8)는 헤드 유닛(6)의 X축 서보 모터(65) 및 Y축 서보 모터(67)를 구동 제어해서 전자 부품(5)의 중심 위치를 기판(3)상의 중심 위치 좌표(xp, yp)와 완전히 일치시킨다. 또한, 제어 장치(8)는 도시 생략된 노즐 회전 구동 기구를 구동 제어해서 흡착 노즐(61)을 R축 방향으로 각도(α0-α)만큼 회전시킨다.
한편, 제어 장치(8)는 흡착 불량이라고 판단했을 경우에는 전자 부품(5)의 사이즈에 따라서 폐기 또는 회수한다. 즉, 소형이고 또한 비교적 저렴한 부품(5)에 대해서는 부품(5)을 흡착한 채 흡착 노즐(61)을 도시 생략된 폐기 상자로 반송해서 이 부품(5)을 폐기 상자에 폐기하는 한편, 대형이고 또한 비교적 고가인 부품(5)에 대해서는 부품(5)을 흡착한 채 흡착 노즐(61)을 도시 생략된 회수 상자로 반송해서 이 부품(5)을 회수 상자에 회수해서 재이용한다.
또한, 이 실시형태에서는 측면 화상(92)에 의거하여 흡착 양부(良否)를 판단하고 있지만 하면 화상(91)에 의거하여 이 판단을 실행해도 좋다. 즉, 제어 장치(8)는 하면 화상(91)에 의거하여 흡착 노즐(61)의 중심 위치(O)가 흡착 부품(5)의 중심 위치(O')로부터 일정 이상 벗어나고 있는 것을 검출할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(8)는 하면 화상(91)으로부터의 실측값[위치 어긋남량(Δx, Δy) 및 회전량(α)]을 다음 2개의 부등식에 대입하여 적어도 한쪽이 성립했을 경우에는 흡착 불량이라고 판단할 수 있다.
Δrㆍcosβ > 소정값 … 식(6)
Δrㆍsinβ > 소정값 … 식(7)
그리고, 이러한 경우에는 흡착 불량이라고 판단하고, 상기 실시형태와 마찬가지로 부품(5)의 폐기 또는 회수를 할 수 있다.
이상과 같이, 이 실시형태에 의한 부품 인식 장치(7)에 의하면, 리니어 가이드(72)와 리니어 모터(73)를 조합시켜서 스캔 유닛(71)을 구동하도록 구성하고 있으므로 볼 나사 축과, 이 축에 나사 결합되는 볼 너트와, 이 축과 너트 중 어느 하나를 회전 구동하는 일반적인 회전형 모터로 이루어진 구동 장치를 상기 리니어 가이드(72)의 상당 부품과 조합시켜서 채용하는 부품 인식 장치(예를 들면, 일본 특 허 제3186387호 공보에 기재된 장치)에 비하여 볼 나사 축ㆍ볼 너트 기구부에 있어서의 소음, 메인터넌스의 필요성, 및 이동 속도의 제약 등이 없는 만큼 정숙성, 메인터넌스성 및 고속성의 면에서 우수하다. 또한, 리니어 모터(73)를 구성하는 영구 자석(732) 및 코일부(733)가 특정 배치 관계를 갖고 있기 때문에 리니어 가이드(72)에 부여되는 응력을 낮게 할 수 있다. 이 작용 효과에 대해서 도 5(B)를 참조하면서 상세히 설명한다.
본 실시형태와 마찬가지로 영구 자석과 코일부 사이에서 흡인력을 발생시키면서 양자에서 발생하는 자속의 상호 작용에 의해 물체를 구동하는 리니어 모터를 구동원으로서 사용할 수 있다. 그러나, 흡인력이 그대로 리니어 가이드 등의 가이드 수단에 가해지면 가이드 수단에 대하여 흡인력의 영향이 다이렉트로 미쳐져서 가이드 수단의 마모를 초래할 우려가 있다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 강구(723)의 마모가 가장 염려된다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 영구 자석(732) 중 코일부(733)와 대향하는 면(732a), 즉 코일부(733)로부터의 자속의 작용을 가장 받는 면이 하방을 향한 상태로 헤드 유닛(6)측에 고정되어 있다. 그리고, 영구 자석(732)의 직하 위치에 코일부(733)가 배치되어 있다. 따라서, 코일부(733)와 영구 자석(732) 사이에 발생하는 흡인력(Fm)은 보텀 프레임(731)을 통해 리니어 가이드(72)에 대하여 상방(+Z 방향)으로 작용한다. 한편, 코일부(733)는 베이스 플레이트(734)와 일체적으로 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 이 베이스 플레이트(734)에 스캔 유닛(71)이 매달린 상태로 장착되어 있다. 따라서, 스캔 유닛(71) 및 유닛(71)에 장착된 카메라(711, 712) 등의 자중(중력)(Fg)이 베이스 플레이트(734)를 통해 리니어 가이드(72)에 대하여 하방(-Z 방향)으로 작용한다. 따라서, 본 실시형태에서는 리니어 가이드(72)에 가해지는 흡인력(Fm)의 영향을 자중(Fg)만큼 완화할 수 있어 리니어 가이드(72)의 마모를 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 레일(721)과 슬라이더(722) 사이에는 Y축 방향, Z축 방향으로도 덜컹거림이 발생하지 않으므로 흡착 노즐(61) 및 전자 부품(5)에 대한 양 카메라(711, 712), 그리고 광로 변경부(715)의 위치나 자세는 변화되지 않고, 흡착 노즐(61)의 선단부 및 전자 부품(5)의 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는 전자 부품(5)의 하면을 촬상하고, 이 하면 화상에 의거하여 흡착 노즐(61)에 대한 전자 부품(5)의 위치 어긋남 및 R축 방향의 배향[회전량(α)]을 부품의 유지 상태로서 구할 수 있다. 그리고, 제어 장치(8)는, 상기한 바와 같이, 이 위치 어긋남 및 R축 방향의 배향을 고려해서 흡착 노즐(61)의 구동을 제어하여 전자 부품(5)을 소망의 위치 및 회전 각도로 기판(3)상에 실장시킬 수 있다. 따라서, 이 실시형태에 의한 표면 실장기(1)에 의하면, 기판(3)상으로의 전자 부품(5)의 실장을 정밀하게 행할 수 있다.
도 9는 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 2 실시형태를 나타낸 부분 단면도이다. 이 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 크게 상위한 점은 영구 자석(732)과 코일부(733)의 배치 관계가 역전되어 있는 점과, 촬상 수단으로서 하면 촬상용 카메라(711)만이 설치되어 있는 점, 두가지 점이며, 그 밖의 구성은 기본적으로 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하에 있어서는 상위점을 중심으로 설명한다.
이 제 2 실시형태에서는 소위 무빙 마그넷(moving magnet) 방식의 리니어 모터(73)가 구동원으로서 사용된다. 즉, 동 도면에 도시된 바와 같이, 영구 자석(732)이 베이스 플레이트(734)상에 고정되어서 이 베이스 플레이트(734)와 일체적으로 X축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 한편, 보텀 프레임(731)의 하면 중앙부는 X축 방향으로 이동하는 영구 자석(732)과 대향하는 표면 영역으로 되어 있고, 이 표면 영역에 대하여 X축 방향에 있어서 복수의 코일부(733)가 고정 배열되어 있다. 그리고, 리니어 구동 제어부(86)가 각 코일부(733)를 제어함으로써 가동자[베이스 플레이트(734) 및 영구 자석(732)]가 X축 방향으로 구동된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 각 코일부(733)의 하면(733a)이 본 발명의 "가동자와 대향하는 면"에 상당하고 있고, 이 하면(733a)이 하방을 향한 상태로 리니어 모터(73)가 헤드 유닛(6)에 설치되어 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 코일부(733)와 영구 자석(732) 사이에 발생하는 흡인력(Fm)은 보텀 프레임(731)을 통해 리니어 가이드(72)에 대하여 상방(+Z 방향)으로 작용한다. 한편, 스캔 유닛(71) 및 유닛(71)에 장착된 카메라(711) 등의 자중(중력)(Fg)이 베이스 플레이트(734)를 통해 리니어 가이드(72)에 대하여 하방(-Z 방향)으로 작용한다. 따라서, 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과, 즉 리니어 가이드(72)의 마모를 효과적으로 억제할 수 있고, 그 결과, 레일(721)과 슬라이더(722) 사이에는 Y축 방향, Z축 방향 모두 덜컹거림이 발생하지 않으므로 흡착 노즐(61) 및 전자 부품(5)에 대한 양 카메라(711, 712), 그리고 광로 변경부(715)의 위치나 자세는 변화되지 않고, 흡착 노 즐(61)의 선단부 및 전자 부품(5)의 화상 인식을 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정밀도로 행할 수 있다.
도 10은 본 발명에 의한 부품 인식 장치의 제 3 실시형태를 나타낸 부분 단면도이다. 이 제 3 실시형태가 제 1 실시형태와 크게 상위한 점은 리니어 가이드(72) 및 리니어 모터(73)가 경사 배치되어 있는 점과 촬상 수단으로서 하면 촬상용 카메라(711)만이 설치되어 있는 점, 두가지 점이며 그 밖의 구성은 기본적으로 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하에 있어서는 상위점을 중심으로 설명한다.
이 제 3 실시형태에서는, 동 도면에 도시된 바와 같이, 보텀 프레임(731)이 상 블록 부재(761)를 통해 헤드 유닛(6)의 하방 단부에 고정되는 한편, 스캔 유닛(71)이 하 블록 부재(762)를 통해 리니어 모터(73)의 베이스 플레이트(734)에 고정되어 있다. 이 위에 블록 부재(761)의 하면은 동 도면의 지면에 있어서 반시계 방향으로 각도(θ)만큼 기울어져 있고, 또한 하 블록 부재(762)의 상면은 동 지면에 있어서 시계 방향으로 각도(θ)만큼 기울어져 있다. 따라서, 리니어 가이드(72) 및 리니어 모터(73)는 시계 방향으로 각도(θ)만큼 기울어진 상태로 배치되어 있고, 그 결과, 리니어 가이드(72)에 가해지는 흡인력(Fm)의 영향을 억제할 수 있다. 그 이유는 이하와 같다.
이러한 배치 구조를 채용했을 경우, 도 10(B)에 도시된 바와 같이, 영구 자석(732) 중 코일부(733)와 대향하는 면(732a), 즉 코일부(733)에서 자속의 작용을 가장 받는 면은 비스듬히 하방을 향한 상태로 헤드 유닛(6)측에 고정된다. 그리고, 이 면(732a)에 대향해서 코일부(733)가 배치되어 있다. 따라서, 상기한 하방 배치 (제 1 실시형태)에 비하여 리니어 가이드(72)에 가해지는 흡인력의 영향을 더욱 완화할 수 있다. 그것은 대향면(733a)이 기울어져 있음으로써 코일부(733)와 영구 자석(732) 사이에 발생하는 흡인력(Fm)은 연직 방향(Z)에 대하여 각도(θ)만큼 기울어진 방향으로 작용해서 흡인력의 연직 성분이 (Fmㆍcosθ)가 되어 흡인력(Fm)보다도 작아지기 때문이다.
또한, 제 3 실시형태에 의하면, 리니어 가이드(72)에 가해지는 흡인력의 영향을 경사각(θ)에 의해 조정할 수 있다. 따라서, 부품 인식 장치(7)의 각 부 구성에 따라서 경사각(θ)을 설정함으로써 흡인력의 영향을 최적화할 수 있고, 부품 인식 장치(7)의 설계 자유도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 한 상술한 것에 대하여 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1 실시형태에서는 촬상 수단으로서 하면 촬상용 카메라(하면 촬상부)(711)와 측면 촬상용 카메라(측면 촬상부)(712)가 설치되어 있지만, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태와 마찬가지로, 하면 촬상용 카메라(하면 촬상부)(711)만을 설치하고, 하면 화상에만 의거하여 전자 부품(5)의 유지 상태를 화상 인식하도록 구성해도 좋다. 역으로, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 촬상 수단으로서 측면 촬상용 카메라(측면 촬상부)(712)를 더욱 설치하고, 하면 화상과 측면 화상에 의거하여 전자 부품(5)의 유지 상태를 화상 인식하도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는 하면 화상과 측면 화상을 동시에 촬상하고 있지만 하면 촬상용 카메라(711)에 의한 하면 화상의 촬상 타이밍과 측면 촬상용 카메라(712)에 의한 측면 화상의 촬상 타이밍을 상호 비켜 놓아도 좋다. 또한, 카메라(711, 712)의 구성은 라인 센서에 한정되지 않고, 에어리어 센서를 사용해도 좋다. 그리고, 이것들의 조합을 적정화함으로써 상기한 작용 효과가 얻어진다. 즉, CCD 에어리어 카메라를 채용했을 경우에는 스캔 유닛(71)을 소정 위치로 이동 위치 결정한 후에 전자 부품(5)을 한번에 촬상할 수 있다. 따라서, 복수의 전자 부품(5)에 대해서 한번에 화상 처리를 실시할 수 있어 화상 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 라인 센서의 경우 하면 촬상 영역과 측면 촬상 영역을 X축 방향으로 일치시켜서 하면 화상 및 측면 화상을 동시에 촬상시키도록 구성함으로써 스캔 유닛(71)을 X축 방향으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 하면 촬상용 카메라(711)는 연직 방향(Z)를 향해서 전자 부품(5)의 촬상을 행하고 있지만 촬상 방향은 이에 한정되지 않고, 주변 장치와의 배치 관계 등에 따라서 적당히 변경해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 2개의 리니어 가이드(72)를 사용하여 스캔 유닛(71)을 X축 방향으로 안내하고 있지만 리니어 가이드(72)의 개수는 이에 한정되지 않고, 예를 들면 1개의 리니어 가이드(72)에 의해 스캔 유닛(71)을 안내하도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 채용되어 있는 기판 반송 기구(2), 실장용 헤드(62) 및 헤드 유닛(6)의 구성은 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 여러가지 설계 변경이 가능하다. 또한, 부품 공급부(4)로서 트레이 피더나 웨이퍼 피더이어도 좋다. 테이프 피더(41)를 포함시켜 이것들의 피더를 조합시킨 것이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 8개의 흡착 노즐(61)을 일렬로 배치한 표면 실장기(1)에 대하여 본 발명을 적용했지만 흡착 노즐의 개수나 배치 실시형태 등은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 1개의 흡착 노즐(61)을 헤드 유닛(6)에 탑재한 표면 실장기(1)에 대하여 부품 인식 장치(7)를 장비시켜도 좋다.
또한, 본 발명의 적용 대상은 표면 실장기에 한정되지 않고, 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재해서 부품 유지 부재를 부품 공급부와 부품 검사부 사이에서 반송하는 헤드 유닛을 구비하고, 부품 유지 부재에 의해 부품 공급부로부터 부품을 유지 반출함과 아울러 부품 유지 부재에 유지된 부품을 촬상해서 이 부품의 유지 상태를 화상 인식하고나서 유지 상태를 허용할 수 없을 경우는 부품을 회수 상자상에서 흡착 해제해서 회수 상자에 회수시키도록 하고, 유지 상태를 허용할 수 있는 경우에는 X, Y 양방향의 위치 보정, 및 R 방향을 조정한 후에 부품을 부품 검사부로 이송하여 부품 검사를 행하는 부품 시험기에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 특허청구의 범위내에서 여러가지 설계 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims (8)

  1. 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재한 헤드 유닛에 설치되고, 상기 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 촬상해서 화상 인식하는 부품 인식 장치에 있어서:
    상기 헤드 유닛에 대하여 소정의 이동 방향으로 연설된 안내 레일과, 상기 이동 방향과 직교하는 방향에 있어서의 이동이 규제되면서 상기 안내 레일을 따라 상기 이동 방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있는 슬라이더를 가진 가이드 수단과,
    상기 부품 유지 부재에 의해 유지된 부품을 촬상하는 촬상 수단을 갖고, 상기 가이드 수단에 의해 상기 헤드 유닛에 대하여 상기 이동 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 스캔 유닛과,
    고정자와 가동자 사이에 흡인력을 발생시키면서 상기 고정자 및 상기 가동자에서 발생하는 자속의 상호 작용에 의해 상기 스캔 유닛을 상기 이동 방향으로 구동하는 리니어 모터를 구비하고;
    상기 가동자에 대하여 상기 슬라이더 및 상기 스캔 유닛이 장착됨과 아울러,
    상기 가동자와 대향하는 면이 하방 또는 비스듬히 하방을 향한 상태로 상기 고정자가 상기 헤드 유닛에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품 유지 부재는 상기 부품의 상면을 흡착해서 상기 부품을 유지하는 흡착 노즐이고,
    상기 촬상 수단은 상기 부품의 하면을 촬상하는 하면 촬상부를 갖고 있고,
    상기 스캔 유닛의 이동에 따라 상기 촬상 수단이 상기 이동 방향으로 이동함으로써 상기 하면 촬상부에 의해 촬상 가능한 하면 촬상 영역이 상기 흡착 노즐에 유지되어 있는 부품의 하면으로 이동해서 이 부품의 하면 화상을 상기 하면 촬상부가 촬상하는 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 촬상 수단은 상기 부품의 측면을 촬상하는 측면 촬상부를 갖고 있고,
    상기 스캔 유닛의 이동에 따라 상기 촬상 수단이 상기 이동 방향으로 이동함으로써 상기 측면 촬상부에 의해 촬상 가능한 측면 촬상 영역이 상기 흡착 노즐에 유지되어 있는 부품의 측면으로 이동해서 이 부품의 측면 화상을 상기 측면 촬상부가 촬상하는 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스캔 유닛의 이동 방향에 있어서 상기 하면 촬상 영역과 상기 측면 촬상 영역이 거의 일치하도록 상기 하면 촬상부 및 상기 측면 촬상부가 상기 스캔 유닛에 배치된 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 하면 촬상부 및 상기 측면 촬상부는 모두 라인 센서에 의해 구성되고, 또는 모두 에어리어 카메라에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드 유닛에 상기 부품 유지 부재가 복수개 열상으로 배열된 상태로 탑재되고,
    상기 가이드 수단이 상기 부품 유지 부재의 배열 방향을 따라 연설된 것을 특징으로 하는 부품 인식 장치.
  7. 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재해서 부품 공급부와 기판 사이에서 상기 부품 유지 부재를 이동시키는 헤드 유닛을 구비하고, 상기 부품 유지 부재에 의해 상기 부품 공급부로부터 부품을 유지 반출함과 아울러 상기 부품 유지 부재에 유지된 부품을 촬상해서 이 부품의 유지 상태를 화상 인식하고나서 이 부품을 기판상에 실장하는 표면 실장기로서:
    상기 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서 설치된 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 부품 인식 장치와,
    상기 부품 인식 장치에 의해 화상 인식된 상기 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태에 의거하여 이 부품의 상기 기판으로의 실장시에 있어서의 상기 부품 유지 부재의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 표면 실장기.
  8. 부품을 유지 가능한 부품 유지 부재를 탑재해서 부품 공급부와 부품 검사부 사이에서 상기 부품 유지 부재를 이동시키는 헤드 유닛을 구비하고, 상기 부품 유지 부재에 의해 상기 부품 공급부로부터 부품을 유지 반출함과 아울러 상기 부품 유지 부재에 유지된 부품을 촬상해서 이 부품의 유지 상태를 화상 인식하고나서 이 부품을 상기 부품 검사부로 이송해서 부품 검사를 행하는 부품 시험기로서:
    상기 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태를 화상 인식하는 수단으로서 설치된 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 부품 인식 장치와,
    상기 부품 인식 장치에 의해 화상 인식된 상기 부품 유지 부재에 의한 부품의 유지 상태에 의거하여 이 부품의 상기 부품 검사부로의 이송시에 있어서의 상기 부품 유지 부재의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 부품 시험기.
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