WO2001019157A1 - Dispositif de montage pour pieces electroniques - Google Patents

Description

明 細 書 電子部品搭載装置 技術分野

本発明は I C、 L S Iなどの半導体チップやダイォ一ド、 抵抗器などの電子部 品を実装基板に搭載するための電子部品搭載装置に関する。 背景技術

I Cや L S Iなどの半導体チップやコンデンサ、 ダイォ一ドなどの電子部品を 実装基板や検査ボードなどの被搭載部材に搭載するために、 マウン夕ゃチップマ ゥン夕などと言われる電子部品搭載装置が使用される。 この搭載装置は、 部品供 給部に収容された電子部品を部品供給部に隣接して配置された実装基板に搬送 するために、 水平方向に移動する搭載ヘッドを有しており、 この搭載ヘッドには 上下方向に移動自在にワーク保持具が取り付けられている。

実装基板などの被搭載部材に収容されている電子部品は所定の姿勢となって おり、 通常では、 そのままの姿勢で実装基板に対して搬送することによって、 電 子部品は実装基板に対して所望の姿勢となって搭載されることになる。 しかし、 部品供給機でのワークつまり電子部品の姿勢は厳密にはバラツキがあり、 搭載へ ッドに設けられたワーク保持具によつて電子部品を保持したときに、 ワーク保持 具の中心軸を中心に回転する方向に姿勢がずれて電子部品がワーク保持具に保 持されることがある。 特に、 ワーク保持具として真空吸着式の吸着ノズルを用い た場合には、 フィンガ一を有するグリップハンドを用いた場合のように、 電子部 品の姿勢を調整する機能がないので、 姿勢が所定の姿勢に対して回転した状態と なって吸着保持されることがある。

従来では、 電子部品が吸着ノズルに対してどの程度の角度回転した状態となつ て保持されているかを検出するために、 光を電子部品に照射しながら、 吸着ノズ ルを回転させることにより、 受光素子に照射される電子部品の陰影が最も短くな るときに所定の姿勢となっていると判断するようにしている。 しかしながら、 このような回転姿勢の検出方式では、 回転姿勢の検出に時間が かかり、 迅速に電子部品を搭載することができず、 搭載効率を向上させることが 困難となる。

本発明の目的は、 搭載へッドの吸着ノズルに保持された電子部品の姿勢を迅速 に検出し得るようにすることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、 本明細書の記述および添 付図面から明らかになるであろう。 発明の開示

本願において開示される発明のうち、 代表的なものの概要を簡単に説明すれ ば、 以下のとおりである。

すなわち、 本発明の電子部品搭載装置は、 部品供給部に収容された電子部品を 被搭載部材に搭載する電子部品搭載装置であって、 前記部品供給部の上方と前記 被搭載部材の上方の間で水平方向に移動自在の搭載へッドと、 前記搭載へッドに 上下動自在に設けられた上下動シャフトの先端に装着され、 前記電子部品を吸着 して保持する吸着ノズルと、 前記搭載へッドに前記吸着ノズルの中心軸から離れ て配置され、 前記中心軸に対して直角方向に沿う受光面を有する受光素子と、 前 記吸着ノズルの先端に吸着保持された前記電子部品を介して前記受光素子に向 けて、 光源からの光を照射するレンズと、 前記レンズの光軸に対して直角方向を なし、 前記受光面に平行に配置されてそれぞれ前記レンズに対して光を照射する 複数の光源を有する光源群と、 前記光源群における複数の光源を順次点灯し、 前 記受光素子に照射される前記電子部品の陰影のサイズに基づいて前記電子部品 の回転角度を検出する検出手段とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、 光源群内の複数の光源を順次所定の順序で走査しながら点 灯し、 受光素子に照射される光源からの光のうち、 吸着ノズルに保持された電子 部品により遮蔽された部分のサイズを検出することにより、 電子部品が回転した 状態で吸着ノズルに保持されていた場合には、 その回転角度を検出することがで きる。 複数の光源を走査するように点灯することにより、 迅速に電子部品の回転 方向の姿勢を検出することができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 電子部品搭載装置の全体を示す斜視図である。

図 2は、 図 1における 2— 2線に沿う断面図である。

図 3は、 図 1における 3— 3線に沿う断面図である。

図 4は、 図 3における 4 一 4線に沿う断面図である。

図 5は、 図 3および図 4に示された搭載へッドを示す斜視図である。

図 6は、 図 4における要部拡大断面図である。

図 7は、 図 6における 7— 7線に沿う断面図である。

図 8は、 図 6における 8— 8線に沿う断面図である。

図 9は、 図 6における 9一 9線に沿う断面図である。

図 1 0は、 図 9における 1 0— 1 0線に沿う断面図である。

図 1 1は、 ェジェクタ式真空ポンプの内部構造を示す空気圧回路図である。 図 1 2は、 搭載ヘッドの下面を示す底面図である。

図 1 3は、 図 1 2の一部を示す拡大底面図である。

図 1 4 (A) は図 1 3における 1 4 A— 1 4 A線に沿う断面図であり、 図 1 4 ( B ) は図 1 3における 1 4 B— 1 4 B線に沿う断面図である。

図 1 5 (A) は図 1 4 (A) に示された光路の展開図であり、 図 1 5 ( B ) は 図 1 4 ( B ) の光路の展開図である。

図 1 6は、 姿勢検出回路を示すブロック図である。

図 1 7は、 電子部品の回転姿勢の検出概念を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図 1はチップマウンタとも言われる電子部品搭載装置 1 0の全体を示す斜視 図であり、 図 2は図 1における 2— 2線に沿う断面図であり、 図 3は図 1におけ る 3— 3線に沿う要部拡大断面図であり、 図 4は図 3における 4 一 4線に沿う矢 視図である。

電子部品搭載装置 1 0は、 上下方向に延びる 2つのコラム部 1 1 a， 1 1 と これらの上端部に連結される水平梁部 1 l cとを備えた装置本体 1 1を有して いる。 コラム部 1 l a , 1 1 bおよび水平梁部 1 1 cは、 それぞれ型鋼材により 形成された骨格の外側にカバーを取り付けることにより形成されており、 装置本 体 1 1の中央部には貫通孔 1 2が形成されている。

装置本体 1 1の一方側には部品支持台 1 3が固定されており、 この部品支持台 1 3には、 図 2に示すように、 部品供給部 1 4が設けられている。 図 1にあって は、 部品支持台 1 3の一方側に設けられた部品供給部 1 4が示されているが、 図 2に示すように、 部品供給部 1 4は部品支持台 1 3の両側に設けられている。 部品供給部 1 4には、 多数のパーツカセッ卜が装填されるようになっており、 それぞれのパーツカセッ卜には、 それぞれ I Cや L S Iの半導体チップやコンデ ンサ、 ダイォードおよび抵抗器などの電子部品を保持した状態でリール状に巻き 付けられたテープが収容されている。 搭載される電子部品としては、 それをパー ッカセッ卜に収容するようにしたもの以外に、 ステック内に収容するようにした ものゃトレイに収容したものがあり、 これらは部品支持台 1 3に装着されること になる。 ステックはマガジンとも言われ断面が矩形となったパイプ状のケースで あってその中に直線状に電子部品を配置して収容するようにしたものであり、 ト レイは電子部品を平面状に配置して収容するようにしたものである。

部品支持台 1 3の上方には、 図 2に示すように、 X軸方向に延びて 2本のコン ベア 1 5が設けられており、 このコンベア 1 5によって電子部品が搭載される実 装基板 1 5 aが装置本体 1 1の外部から搬入されるようになっている。 2本のコ ンベア 1 5は、 実装基板 1 5 aのサイズに応じて Y軸方向に相互に接近離反移動 して相互間の距離を調整し得るようになつている。 ただし、 図 1にあっては、 コ ンベア 1 5は省略されておいる。

パーツカセッ卜に収容された電子部品を実装基板 1 5 aの所定の位置に搭載 するために、 X軸方向と Y軸方向の水平 2軸方向にそれぞれ移動自在に 2つの搭 載へッド 1 6が装置本体 1 1に取り付けられている。

水平方向に搭載へッド 1 6を移動させるために、 水平梁 1 1 cには Y軸方向に 延びる 2本のガイドレール 1 7が取り付けられ、 それぞれのガイドレール 1 7に 沿って Y軸方向に摺動自在に移動梁 1 8が装着されており、 移動梁 1 8はその基 端部側に設けられた摺動ブロック 1 7 aの部分でガイドレール 1 7に摺動自在 に装着されている。 それぞれの移動梁 1 8には X軸方向に延びてガイドレール 1 9が 2本ずつ取り付けられ、 ガイドレール 1 9に沿って X軸方向に移動自在に搭 載へッド 1 6が装着されている。

図 2に示すように、 装置本体 1 1にはそれぞれ搭載ヘッド 1 6を有する移動梁 1 8が 2つ装着されている力 図 2においては作図の便宜上、 それぞれの移動梁 1 8のうち、 ガイドレール 1 9のみが示されている。 ただし、 移動梁 1 8を 1つ として、 1つの搭載ヘッド 1 6を有する部品搭載装置としても良い。 ガイドレー ル 1 9は、 図示するように、 片持ち式の移動梁 1 8の下部に取り付けられ、 移動 梁 1 8の先端部から水平固定梁 1 1 cの下方にまで達しており、 ガイドレール 1 9に吊り下られた状態で水平方向に移動する搭載ヘッド 1 6は、 水平固定梁 1 1 cの下方の空間をも利用して X軸方向に広い移動ストロークが確保されるよう になっている。

搭載へッド 1 6は、 図 4に示すように、 それぞれのガイドレール 1 9に沿って 摺動する摺動ブロック 1 9 aが固定されるホルダー 2 1を有しており、 このホル ダー 2 1は搭載へッド本体を構成している。 図 5は搭載へッド 1 6の概略構造を 示す斜視図であり、 図 4に示された搭載へッド 1 6を拡大して示すと図 6の通り である。

ホルダー 2 1は、 図 5に示すように、 ガイドレール 1 9に装着される 2つの連 結部 2 1 aと、 それぞれの連結部 2 1 aから上下方向に延びる 2つの垂直部 2 1 bと、 これらの垂直部 2 1 bを連結する水平部 2 1 cとを有している。 それぞれ の垂直部 2 1 の下端部外側には、 軸受けブロック 2 2が取り付けられ、 それぞ れの軸受けブロック 2 2には 4本ずつ中空シャフト 2 3がそれぞれ軸方向に摺 動自在となるとともに回転自在となって取り付けられている。 したがって、 1つ の搭載ヘッド 1 6には、 図 5において符号 2 3 a〜 2 3 hで示すように、 合計 8 本の中空シャフト 2 3が取り付けられている。 それぞれの中空シャフト 2 3の先 端にはワーク保持具 2 4が装着され、 このワーク保持具 2 4によって電子部品 E は保持される。

ホルダー 2 1の連結部 2 1 aには支持部材 2 7が固定され、 この支持部材 2 7 と水平部 2 1 cとの間には、 図 6に示すように、 ねじ軸 2 8が回転自在に取り付 けられている。 このねじ軸 2 8には上下動プレート 2 9が雌ねじ部 2 9 aの部分 でねじ結合されており、 ねじ軸 2 8を回転駆動することにより、 上下動プレート 2 9は上下方向に駆動されることになる。 上下動プレート 2 9を案内するため に、 図 7に示すように、 支持部材 2 7に固定されたガイドロッド 3 0が上下動プ レート 2 9に形成された貫通孔に嵌合している。

ねじ軸 2 8を回転するために、 図 7に示すように、 ホルダ一 2 1にモ一夕 3 1 が固定され、 このモー夕 3 1のシャフ卜に固定されたタイミングプーリ 3 2と、 ねじ軸 2 8に固定されたタイミングプーリ 3 3との間には、 タイミングベルト 3 4が掛け渡されている。 したがって、 モー夕 3 1を駆動すると、 ねじ軸 2 8によ り上下動プレート 2 9が上下方向に駆動されることになる。

図 8に示すように、 上下動プレート 2 9には、 8つのワーク保持具 2 4に対応 して 8つの空気圧シリンダ 3 5が取り付けられている。 それぞれの空気圧シリン ダ 3 5は、 図 6に示すように、 シリンダ外周面に形成された雄ねじを上下動プレ ート 2 9に形成された雌ねじにねじ結合することにより上下動プレート 2 9に 取り付けられており、 それぞれの空気圧シリンダ 3 5のピストンロッド 3 6の先 端部には、 駆動レバ一 3 7が固定されており、 それぞれの駆動レバー 3 7は垂直 部 2 1 bに形成されたスリッ 卜を貫通して垂直部 2 1 bの外側に突出してい る。

それぞれの駆動レバー 3 7の先端に形成された貫通孔には、 中空シャフト 2 3 が貫通しており、 図 6に示すように、 中空シャフト 2 3の大径部 3 8が駆動レバ —3 7に当接し、 この駆動レバー 3 7と中空シャフト 2 3に固定されたストツバ 4 1との間には圧縮コイルばね 4 2が装着されている。 この圧縮コイルばね 4 2 によって中空シャフト 2 3には下方に向かうばね力が加えられている。

ホルダ一 2 1の一方の垂直部 2 1 bには、 図 9に示すように、 それぞれ圧縮空 気の供給と供給停止とを制御する 4つの電磁弁 4 3が取り付けられており、 それ ぞれの電磁弁 4 3の給気ボートはホースを介して、 4つの中空シャフ卜 2 3 e〜 2 3 hに対応した 4つの空気圧シリンダ 3 5に接続されている。 他方の垂直部 2 l bにも、 同様の電磁弁 4 3が取り付けられ、 4つの中空シャフト 2 3 a〜 2 3 dに対応した 4つの空気圧シリンダ 3 5にホースを介して接続されている。 した がって、 空気圧シリンダ 3 5内に圧縮空気を供給すると、 ピストンロッド 3 6は 下方に向けて前進移動し、 駆動レバー 3 7は下方に駆動される。

駆動レバー 3 7と上下動プレー卜 2 9との間には、 引張コイルばね 4 4が装着 されており、 それぞれの上下動プレート 2 9には上方に向かうばね力が加えられ ている。 したがって、 圧縮空気の供給を停止して、 空気圧シリンダ 3 5内と電磁 弁 4 3の排気ポートとを連通させると、 引張コイルばね 4 4のばね力によって、 それぞれの駆動レバー 3 7は上下動プレート 2 9に対して上昇移動することに なる。

ワーク保持具 2 4としては、 図 9に示すように、 先端の開口部から空気を吸引 して電子部品 Eを真空吸着するようにした吸着ノズル 2 5と、 空気圧によって開 閉作動するフィンガ一を有するダリップハンド 2 6とのいずれをも中空シャフ ト 2 3の先端に装着することができる。 図 9に示された 4つの中空シャフ卜 2 3 の 1つにグリップハンド 2 6が装着され、 他の 3つの中空シャフト 2 3に吸着ノ ズル 2 5が装着された状態を示す。

部品支持台 1 3に装填された電子部品 Eをワーク保持具 2 4により保持する 際には、 搭載ヘッド 1 6を所定の位置まで水平移動させた後に該当する中空シャ フト 2 3を下降移動させ、 保持した後には中空シャフト 2 3を上昇移動させる。 そして、 実装基板 1 5 aの所定の位置まで搭載へッド 1 6を移動した後には、 中 空シャフト 2 3を再度下降移動させることになる。 したがって、 電子部品 Eはヮ ーク保持具 2 4に保持された状態で上昇下降移動と水平移動とを行うことにな るが、 水平移動時に他の部材と電子部品 Eとが干渉すると、 電子部品 Eはワーク 保持具 2 4から落下してしまうので、 ワーク保持具 2 4の上下動ストロークは干 渉を発生しない程度の十分な長さに設定することが必要となる。

実装基板 1 5 aに対する電子部品 Eの搭載能率の向上を考慮すると、 短時間で 迅速にワーク保持具 2 4を上昇下降移動させることが望ましい。 図示する電子部 品搭載装置 1 0にあっては、 モータ 3 1による上下動プレート 2 9の上下動と、 これに取り付けられた空気圧シリンダ 3 5による上下動との複合化された駆動 によってそれぞれの中空シャフト 2 3を駆動するようにしている。 空気圧シリンダ 3 5によるピストンロッド 3 6の前進限位置は、 ピストンを空 気圧シリンダ 3 5のロッドカバーに当接させることにより高い精度で位置決め することができるが、 中間位置で高い精度でピストンロッド 3 6を位置決めする ことは困難である。 これに対して、 モータ 3 1の回転数は高い精度で制御するこ とができ、 上下動プレート 2 9は任意の位置で位置決め停止することができる。 そして、 空気圧シリンダ 3 5によるピストンロッド 3 6の前進移動の速度は、 モ —夕 3 1による上下動プレート 2 9の上下動速度よりも容易に高く設定するこ とができる。 しかも、 ワーク保持具 2 4を下降移動させて電子部品 Eに接触する 時点での電子部品 Eに加わる衝撃力は、 空気圧シリンダ 3 5による駆動力に比し てモー夕 3 1による駆動力の方が小さく設定することができる。 したがって、 図 示するように、 モー夕 3 1の駆動と空気圧シリンダ 3 5の駆動とを複合してヮ一 ク保持具 2 4を上下動することによって、 ワーク保持具 2 4の迅速な上下動動作 を行いながら、 電子部品 Eに衝撃力を加えることなく搭載することができる。 電 子部品 Eの種類によつて電子部品 Eの高さが相違する場合には、 ワーク保持具 2 4の下降限位置をモータ 3 1の回転数によって任意の調整することができる。 それぞれの中空シャフト 2 3に装着されたワーク保持具 2 4が吸着ノズル 2 5である場合に、 吸着ノズル 2 5に負圧つまり真空を供給するために、 図 6にお いて左右に位置するそれぞれの軸受けブロック 2 2には、 ェジェクタ式真空ボン プ 4 5がそれぞれのワーク保持具 2 4に対応して 4つずつ合計 8つ設けられて いる。 このェジェクタ式真空ポンプ 4 5は、 圧縮空気をディフユ一ザに吹き付け てそこで真空を発生させるようにしたポンプであり、 発生した真空を吸引ポ一ト 4 6と中空シャフト 2 3の上端のジョイント部 4 7との間に接続することによ り、 ワーク保持具 2 4の先端の吸着ノズル 2 5を真空状態とすることができる。 一方、 ワーク保持具 2 4としてダリップハンド 2 6が中空シャフト 2 3の先端 に装着された場合には、 ェジェクタ式真空ポンプ 4 5に組み込まれた電磁弁を作 動させて中空シャフト 2 3に圧縮空気を供給して、 フィンガを開閉動作させるこ とになる。

搭載ヘッド 1 6を移動する際におけるその位置を検出するために、 ホルダ一 2 1にはカメラ 4 8が取り付けられており、 保持された電子部品 Eを実装基板 1 5 aの所定の位置に搭載する際には、 カメラ 4 8により基準位置が検出されること になる。 吸着された電子部品 Eがワーク保持具 2 4に所定の姿勢となって保持さ れることなく、 回転した姿勢で保持されることがある。

そこで、 ワーク保持具 2 4に保持された電子部品 Eの姿勢を検出し、 姿勢が所 定の姿勢に対してズレていた場合には、 それを所定の位置まで調整する必要があ る。 そのため、 図 9および図 1 0に示すように、 ホルダー 2 1にはモータ 5 1が 取り付けられている。 一方、 図 6に示すように、 軸受けブロック 2 2内には中空 のスプライン軸 5 2が回転自在に組み込まれており、 中空シャフト 2 3はスプラ イン軸 5 2とともに回転し、 このスプライン軸 5 2に対して上下方向に摺動自在 となっている。 それぞれの中空シャフト 2 3に対応したスプライン軸 5 2には、 図 9および図 1 0に示すように、 タイミングプーリ 5 3が固定されており、 モ一 夕 5 1のシャフ卜に固定された夕イミングプーリ 5 4と合計 8つのタイミング プーリ 5 3とには、 連続的にタイミングベルト 5 5が掛け渡されている。 したが つて、 モー夕 5 1を駆動すると、 それぞれのワーク保持具 2 4が回転され、 ヮー ク保持具 2 4に吸着保持された電子部品 Eの回転方向の姿勢を変更することが できる。 なお、 図 1 0において符号 5 6はアイドルプーリを示す。

図 1 1は、 図 6に示すように、 ホルダ一 2 1の 2つの垂直部 2 l bの外側にそ れぞれ 4つずつ設けられたェジェクタ式真空ポンプ 4 5の内部構造を示す空気 圧回路図である。 図示するように、 圧縮空気が供給される給気ポート 6 1と吸引 ポート 4 6との間には、 真空発生用電磁弁 6 2と真空破壊用電磁弁 6 3とが設け られており、 真空発生用電磁弁 6 2がオンさせると、 ディフューザを有するェジ ェク夕部 6 4に圧縮空気が吹き付けられて、 ェジェクタ部 6 4に真空が発生す る。 これにより、 吸引ポート 4 6の空気はフィル夕 6 5および逆止弁を介してェ ジェク夕部 6 4に流入することになり、 吸着ノズル 2 5の先端に電子部品 Eが吸 着されると、 吸引ポート 4 6は真空状態つまり負圧状態となる。 吸引ポート 4 6 の圧力を圧力センサ 6 6により検出することによって、 電子部品 Eが吸着ノズル 2 5に保持されたか否かを検出することができる。

吸着ノズル 2 5に吸着された電子部品 Eを外す際には、 真空破壊用電磁弁 6 3 をオンさせて、 給気ポート 6 1からの圧縮空気を吸引ポート 4 6に案内する。 真 空破壊用電磁弁 6 3に供給される圧縮空気の量は可変絞り弁 6 7によって制御 されるようになつている。 なお、 ェジェクタ部 6 4から排出される空気はマフラ

6 8で消音された後に外部に排出される。

ワーク保持具 2 4として吸着ノズル 2 5を使用した場合には、 吸引ポート 4 6 を真空状態として電子部品 Eを真空吸着して保持することになる。 一方、 ワーク 保持具 2 4としてグリップハンド 2 6を使用する場合には、 図 1 1に示す真空発 生用電磁弁 6 2を作動させることなく、 真空破壊用電磁弁 6 2をオンオフしてグ リップハンド 2 6に圧縮空気を供給することにより、 グリツプハンド 2 6に設け られたフィンガーを開閉させて電子部品 Eを保持することになる。

図 1 2は搭載へッド 1 6の下方から見た底面図であり、 それぞれの軸受けプロ ック 2 2には、 姿勢検出部 7 0が取り付けられている。 図 1 3は姿勢検出部 7 0 のうち、 1つの中空シャフト 2 3に対応する部分を示す拡大底面図であり、 図 1 4 (A) は図 1 3における 1 4 A— 1 4 A線に沿う断面図であり、 図 1 4 ( B ) は図 1 3における 1 4 B— 1 4 Bに沿う断面図である。

軸受けブロック 2 2に取り付けられる支持板 7 0 aには、 図 1 4 (A) に示す ように、 吸着ノズル 2 5の中心軸を〇とすると、 この中心軸 Oから離れるととも に、 中心軸〇に対して直角方向に沿う受光面 7 1を有するラインセンサが受光素 子 7 1 aとして取り付けられている。 受光素子 7 1 aには光路変更用のプリズム

7 2が取り付けられ、 このプリズム 7 2に吸着ノズル 2 5を介して対向する位置 に光路変更用のプリズム 7 3が取り付けられている。

このプリズム 7 3に隣接してコリメ一夕レンズ 7 4が固定部材 7 5を介して 支持板 7 0 aに取り付けられており、 このレンズ 7 4の上方には光源群 7 6が設 けられている。 図 1 5 (A) は図 1 4 (A) の光路を展開した状態を示す概略図 であり、 光源群 7 6はレンズ 7 4の光軸 P に対して直角方向となり、 受光面 7 1に対して平行となる方向に沿って所定の間隔毎に配置された複数の点光源 7 6 a〜7 6 hを有している。 それぞれの点光源 7 6 a〜7 6 hからの光の光軸中 心 Q a〜Q hのレンズ光軸 P iに対する角度 0 a〜0 hは、 点光源 7 6 a〜7 6 hの相互間の間隔に基づいて予め設定されており、 それぞれの点光源 7 6 a〜7 6 hからの光は、 レンズ 7 4により平行光となって受光素子 7 1 aに照射され る。

図 1 4 ( B ) に示すように、 吸着ノズル 2 5の中心軸 Oから離れるとともに、 受光面 7 1に対して直角方向に延びる受光面 8 1を有するラインセンサが受光 素子 8 1 aとして支持板 7 0 aに取り付けられている。 受光素子 8 1 aにはプリ ズム 8 2が取り付けられ、 このプリズム 8 2に吸着ノズル 2 5を介して対向する 位置に光路変更用のプリズム 8 3が取り付けられている。 それぞれの受光素子と しては、 ホトダイオードなどを使用することができ、 光源としては L E Dなどを 使用することができる。

このプリズム 8 3に隣接してコリメ一夕レンズ 8 4が固定部材 8 5を介して 支持板 7 0 aに取り付けられており、 このレンズ 8 4の上方には点光源 8 6が設 けられている。 図 1 5 ( B ) は図 1 4 ( B ) の光路を展開した状態を示す概略図 であり、 点光源 8 6はレンズの光軸 P ₂の延長上に配置されている。 点光源 8 6 からの光は、 レンズ 8 4により平行光となって受光素子 8 1 aに照射される。 図 1 6は受光素子 7 1 a , 8 1 aからの信号に基づいて、 吸着ノズル 2 5に保 持された電子部品 Eの姿勢を検出するための検出回路を示すブロック図であ り、 中央演算処理部 （C P U) や R OM, R AMなどのメモリを有する制御部 9 1にはそれぞれの受光素子 7 1 a , 8 1 aからの信号が送られるようになつてい る。 そして、 この制御部 9 1からは点光源 7 6 a〜7 6 h、 8 6および電動モ一 夕 5 1に対して作動信号が送られるようになつている。

光源群 7 6におけるそれぞれの点光源 7 6 a〜 7 6 hを所定の順序で走査し ながら制御部 9 1から電力を供給して点灯する。 それぞれの点光源 7 6 a〜 7 6 hからの光が電子部品 Eを介して受光素子 7 1 aに照射されると、 点灯する点光 源に応じて受光素子 7 1 aには電子部品 Eによって遮蔽される部分の長さが相 違した状態となって光が照射される。 つまり、 受光素子 7 1 aのうち電子部品 E によって遮蔽されない部分には光が照射され、 遮蔽される部分には光が照射され なくなる。

したがって、 制御部 9 1から所定のタイミングでそれぞれの点光源 7 6 a〜 7 6 hに対して点灯信号を送り、 点光源に対応する電子部品 Eの陰影のサイズの信 号が受光素子 7 1 aから制御部 9 1に送られる。 制御部 9 1によって陰影のサイ ズに対応した信号が R AMに格納され、 全ての点光源 7 6 a〜7 6 hを点灯した 後にそれぞれの陰影のサイズを R〇 Mに格納された演算式に基づいて C P Uに より演算する。 これにより、 最も陰影の幅が短くなる角度が算出され、 電子部品 Eの回転角度を検出することができる。

図 1 7は光源群 7 6のそれぞれの点光源を順次点灯した場合に、 受光素子 7 1 aによって検出された電子部品 Eの陰影のサイズを示す図であり、 光源の位置に 応じて陰影のサイズが最も短くなる位置を求めることができ、 その位置から電子 部品 Eの回転姿勢の角度を検出することができる。

図 1 5 (A) に示すように、 矩形の電子部品 Eの相互に平行をなす 2辺が光軸 P iに対して直角となり、他の 2辺が光軸 P iに平行となった適正な姿勢の場合に は、 2つの点光源 7 6 dと 7 6 eの間の角度が電子部品 Eの角度であると推測さ れる。 同様にして、 電子部品 Eの回転角度が所定の範囲であれば、 それぞれの点 光源に対応した陰影のサイズから、 どのような角度であっても、 その回転角度を 検出することができる。 このように、 電子部品 Eを回転させることなく、 光源を 走査することにより、 電子部品 Eを回転させて回転姿勢を検出する場合に比して 1 0分の 1の時間で電子部品 Eの回転姿勢を検出することができる。

検出された回転角度に基づいて、 制御部 9 1からはモー夕 5 1に対して制御信 号が送られ、 中空シャフト 2 3が回転駆動されて、 電子部品 Eは適正な姿勢に修 正される。

一方、 点光源 8 6を点灯させて、 この光源からの光を電子部品 Eに照射する と、 電子部品 Eに遮蔽されなかった部分が受光素子 8 1 aに照射され、 遮蔽され た部分には光が照射されない。 したがって、 遮蔽された部分のサイズから電子部 品 Eの中心位置を求めることができる。 この中心位置の算出も、 制御部 9 1内の C P Uによって行うことができる。

次に、 前述した電子部品搭載装置 1 0を用いて実装基板 1 5 aに電子部品 Eを 搭載する手順について説明する。

1つの電子部品搭載装置 1 0に設けられた 2つの搭載ヘッド 1 6は、 それぞれ ガイドレール 1 7に沿って移動梁 1 8を Y軸方向に移動させるとともに、 移動梁 1 8に設けられたガイドレール 1 9に沿って搭載ヘッド 1 6を X軸方向に移動 させることにより、 水平方向に移動することになる。 図示するように、 2つの搭 載へッド 1 6が設けられた場合には、 搭載へッド 1 6が相互に干渉しないよう に、 それぞれの水平方向の移動を制御する。

それぞれの搭載ヘッド 1 6は、 まず、 部品供給部 1 4の所定の位置に移動さ れ、 搭載へッド 1 6に設けられた 8つのワーク保持具 2 4のいずれかを所定の電 子部品 Eの上端に位置決めする。 その状態で、 そのワーク保持具 2 4に対応する 空気圧シリンダ 3 5を作動させて、 駆動レバ一 3 7を介して中空シャフト 2 3を 下降移動させる。 そして、 モー夕 3 1を駆動して上下動プレート 2 9を下降移動 させる。 ェジェクタ式真空ポンプ 4 5内における所定の真空発生用電磁弁 6 2に は所定のタイミングで制御信号が送られ、 ェジェクタ部 6 4には圧縮空気が供給 されて、 吸引ポート 4 6は負圧状態となっている。

空気圧シリンダ 3 5により中空シャフト 2 3を下降移動させた後に、 モ一夕 3 1により中空シャフト 2 3を下降移動させることによって、 吸着ノズル 2 5の先 端が電子部品 Eに接触するときには、 吸着ノズル 2 5をゆつくりと接触させるこ とができ、 吸着ノズル 2 5が電子部品 Eに衝撃力を加えることを防止することが できる。 吸着ノズル 2 5の先端の停止位置と電子部品 Eの表面との間における誤 差は、 中空シャフト 2 3がばね 4 2のばね力に抗して上昇することにより吸収さ れる。 吸着ノズル 2 5が電子部品 Eの表面に接触すると、 この先端から内部に流 入する空気によって電子部品 Eは吸着ノズル 2 5の先端に真空吸着される。 このように、 吸着ノズル 2 5の先端に電子部品 Eを吸着した状態のもとで、 光 源群 7 6内のそれぞれの光源 7 6 a〜 7 6 hを所定の順序で点灯させることに より、 その回転方向の姿勢を検出することができ、 点光源 8 6を点灯させること により、 電子部品 Eの中心位置を検出することができる。 電子部品 Eが所定の姿 勢となって吸着保持されていないときには、 モ一夕 5 1を駆動して電子部品 Eを 適正な姿勢に修正する。

次いで、 モ一夕 3 1を逆転させて上下動プレート 2 9を上昇移動させるととも に、 空気圧シリンダ 3 5内の圧縮空気を外部に排出することにより、 引っ張りコ ィルばね 4 4のばね力により駆動レバー 3 7を上昇移動させて、 中空シャフト 2 3を上昇移動させる。 この上昇移動時には上下動プレート 2 9の駆動と、 空気圧 シリンダ 3 5の作動とを同時に行うようにしても良い。 このようにして、 ワーク 保持具 2 4を上昇移動させながら、 あるいは上昇移動が完了した後に、 搭載へッ ド 1 6を水平方向に移動させて、 実装基板 1 5 aの所定の位置で搭載へッド 1 6 を停止させる。 このときには、 既に検出された電子部品 Eの中心位置のデ一夕に 基づいて、 実装基板 1 5 aに搭載する際における電子部品 Eの中心位置を実装基 板 1 5 aの所定の位置に位置決めするように、 搭載へッド 1 6の X軸方向および Y軸方向の位置を制御する。

この状態で、 電子部品 Eが保持された中空シャフト 2 3を上述した場合と同様 にして、 下降移動させることにより、 電子部品 Eを実装基板 1 5 aに配置するこ とができる。 吸着ノズル 2 5に吸着保持された電子部品 Eは、 図 1 1に示す真空 破壊用電磁弁 6 3をオンさせることにより、 吸着ノズル 2 5から外れて実装基板 1 5 aに載置される。

ワーク保持具 2 4としてダリップハンド 2 6が使用される場合には、 所定の夕 イミングで真空破壊用電磁弁 6 3をオンオフして、 ダリップハンド 2 6に圧縮空 気を供給することにより、 電子部品 Eを掴んで保持することができる。 グリップ ハンド 2 6を作動させる場合と真空破壊を行う場合とで、 吸引ポー卜 4 6に供給 する圧縮空気の量を変化させる場合には、 絞り弁 6 7を調整する。

以上、 本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明した 力 本発明は前記の形態に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱しない範囲 で種々変更可能であることはいうまでもない。

たとえば、 本発明の電子部品搭載装置は、 図示する場合には、 複数種類の電子 部品 Eを実装基板 1 5 aに搭載するために適用されているが、 テストボードを被 搭載部材としてこれに特定の電子部品を搭載する場合にも本発明を適用するよ うにしても良い。 また、 1つの搭載ヘッド 1 6に 8つの中空シャフト 2 3を設け るようにしているが、 8つに限られず任意の数に設定することが可能である。 ま た、 図示する場合にはワーク保持具 2 4を上下動シャフトとしての中空シャフト 2 3の下端部に取り付けるようにして中空シャフト 2 3内の孔を利用してヮ一 ク保持具 2 4を作動させる流体を案内するようにしたが、 シャフ卜を中空とする ことなく、 その下端部に取り付けられたワーク保持具 2 4に対してホースなどに より直接流体を供給するようにしても良い。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 光源群に設けられた複数の光源を順次点灯させ、 吸着ノズル の先端に保持された電子部品の陰影のサイズを検出することにより、 電子部品の 回転姿勢を検出するようにしたので、 迅速に姿勢を検出することができる。 これにより、 電子部品の搭載能率を飛躍的に向上させることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 部品供給部に収容された電子部品を被搭載部材に搭載する電子部品搭載装置 であって、

前記部品供給部の上方と前記被搭載部材の上方の間で水平方向に移動自在の 搭載へッドと、

前記搭載へッドに上下動自在に設けられた上下動シャフ卜の先端に装着さ れ、 前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルと、

前記搭載へッドに前記吸着ノズルの中心軸から離れて配置され、 前記中心軸に 対して直角方向に沿う受光面を有する受光素子と、

前記吸着ノズルの先端に吸着保持された前記電子部品を介して前記受光素子 に向けて、 光源からの光を照射するレンズと、

前記レンズの光軸に対して直角方向をなし、 前記受光面に平行に配置されてそ れぞれ前記レンズに対して光を照射する複数の光源を有する光源群と、

前記光源群における複数の光源を順次点灯し、 前記受光素子に照射される前記 電子部品の陰影のサイズに基づいて前記電子部品の回転角度を検出する検出手 段とを有することを特徴とする電子部品搭載装置。

2 . 部品供給部に収容された電子部品を被搭載部材に搭載する電子部品搭載装置 であって、

前記部品供給部の上方と前記被搭載部材の上方の間で水平方向に移動自在の 搭載へッドと、

前記搭載へッドに上下動自在に設けられた上下動シャフ卜の先端に装着さ れ、 前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルと、

前記搭載へッドに前記吸着ノズルの中心軸から離れて配置され、 前記中心軸に 対して直角方向に沿う受光面を有する第 1受光素子と、

前記吸着ノズルの先端に吸着保持された前記電子部品を介して前記第 1受光 素子に向けて、 光源からの光を照射する第 1レンズと、

前記第 1レンズの光軸に対して直角方向をなし、 前記受光面に平行に配置され てそれぞれ前記レンズに対して光を照射する複数の光源を有する光源群と、 前記搭載へッドに前記吸着ノズルの中心軸から離れて配置され、 前記第 1受光 素子の受光面に対して直角方向の受光面を有する第 2受光素子と、

前記吸着ノズルの先端に吸着保持された前記電子部品を介して前記第 2受光 素子に向けて、 光源からの光を照射する第 2レンズと、

前記第 2レンズを介して前記第 2受光素子に光を照射する光源と、

前記光源群における複数の光源を順次点灯し、 前記第 1受光素子に照射される 前記電子部品の陰影のサイズに基づいて前記電子部品の回転角度を検出する角 度検出手段と、

前記光源を点灯して前記第 2受光素子に照射される前記電子部品の陰影に基 づいて前記電子部品の中心位置を検出する中心検出手段とを有することを特徴 とする電子部品搭載装置。