專利名稱：電子元件表面裝配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元件表面裝配裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及對(duì)要裝配的電子元件(以下稱裝配元件)和作為裝配對(duì)象的配線基片的位置進(jìn)行識(shí)別的裝置的改良。
傳統(tǒng)的電子元件表面裝配裝置中的位置識(shí)別裝置一般用如下兩臺(tái)攝象機(jī)求得裝配面和裝配元件的位置關(guān)系，一臺(tái)是配線基片位置識(shí)別用攝象機(jī)，它與其頂端吸附著將裝配的電子元件并作轉(zhuǎn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)的Z軸平行設(shè)置，另一臺(tái)是安裝在裝配裝置的臺(tái)架上的裝配元件位置識(shí)別用攝象機(jī)。
此外，還有另一種用一臺(tái)攝象機(jī)來(lái)求得配線基片的裝配面和裝配元件的位置關(guān)系的傳統(tǒng)位置識(shí)別裝置。例如如圖8所示，設(shè)置攝象機(jī)102并使其光軸與相對(duì)配線基片103的裝配面104作垂直方向的往復(fù)移動(dòng)且在與裝配面104平行的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的Z軸101平行，在該攝象機(jī)102和裝配面104之間設(shè)置分光器105并在其分支方向分別設(shè)反射鏡106、107，形成識(shí)別配線基片103位置用的標(biāo)記識(shí)別光路108和識(shí)別裝配元件110位置用的元件位置識(shí)別光路109。標(biāo)記識(shí)別光路是如下設(shè)置的在反射鏡106和裝配面104之間配置環(huán)狀光源111，從環(huán)狀光源111照射出的光被裝配面104反射后通過(guò)環(huán)狀光源111的中心，被反射鏡106反射，再通過(guò)分光器105入射到攝像機(jī)102上。此外，元件位置識(shí)別光路109由置于分光器105前方的反射鏡107、移動(dòng)反射鏡112、配置于Z軸101周圍的EL(電致發(fā)光)元件113及LED(發(fā)光二極管)114等的光源所組成。移動(dòng)反射鏡112通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)115，與Z軸101的軸向移動(dòng)及上下運(yùn)動(dòng)連動(dòng)地作與裝配面104平行的移動(dòng)，避免與Z軸101相互干涉。
但是，當(dāng)配線基片的位置識(shí)別和裝配元件的位置識(shí)別用各自的攝象機(jī)進(jìn)行時(shí)，每次吸附電子元件都必須使裝配頭移動(dòng)至安裝在裝配裝置臺(tái)架上的裝配元件位置識(shí)別用攝象機(jī)處，該移動(dòng)所需時(shí)間即會(huì)使裝配速度減慢。
此外，若采用如圖8所示的用一臺(tái)攝象機(jī)102進(jìn)行配線基片和裝配元件的位置識(shí)別，則存在的問(wèn)題是，必需有移動(dòng)反射鏡112和驅(qū)動(dòng)它的凸輪機(jī)構(gòu)115，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且其操作也需時(shí)間，裝配時(shí)間延長(zhǎng)。
本發(fā)明的目的在于，提供一種用一臺(tái)攝象機(jī)即能進(jìn)行吸附著的裝配元件的位置識(shí)別和配線基片裝配面的位置識(shí)別，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能提高裝配速度的電子元件表面裝配裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的電子元件表面裝配裝置，設(shè)有相對(duì)將要裝配電子元件的配線基片的裝配面在垂直方向作往復(fù)移動(dòng)且在與所述裝配面平行的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的Z軸，以及具有與該Z軸平行的光軸的攝象機(jī)，其特征在于，在Z軸頂端設(shè)置可繞與所述裝配面平行的轉(zhuǎn)軸在與裝配面正交的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)吸嘴，另一方面，在所述裝配面和攝象機(jī)之間設(shè)置部分透射反射鏡，并在與所述裝配面平行的面及與所述裝配面正交的面的雙方分別配置光閘和光源，通過(guò)打開(kāi)其中任一光閘并點(diǎn)亮光源來(lái)對(duì)裝配面?zhèn)然蛭靷?cè)進(jìn)行攝象。
因此，使Z軸頂端的吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，從供給裝置依次吸附要裝配的多個(gè)電子元件后，通過(guò)打開(kāi)與裝配面平行的面的光閘點(diǎn)亮光源，并關(guān)閉與裝配面正交的面的光閘關(guān)閉光源，即可透過(guò)部分透射反射鏡攝取裝配面?zhèn)鹊南?，進(jìn)行基片的位置識(shí)別。另一方面，電子元件的位置識(shí)別在邊使吸嘴作分度轉(zhuǎn)動(dòng)邊從元件供給裝置依次吸附電子元件期間同時(shí)進(jìn)行。又，在所有的吸嘴吸附后向配線基片上移動(dòng)期間，也可以進(jìn)行電子元件的位置識(shí)別。通過(guò)打開(kāi)與裝配面正交面的光閘點(diǎn)亮光源并關(guān)閉與裝配面平行面的光閘關(guān)閉光源，用部分透射鏡反射，對(duì)吸嘴側(cè)進(jìn)行攝像，識(shí)別要裝配的電子元件的位置。
以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
附圖中

圖1本發(fā)明電子元件表面裝配裝置一實(shí)施例的縱剖視圖。
圖2圖1中II-II線的剖視圖。
圖3示出第2光閘及光源的圖1III向視圖。
圖4圖3的側(cè)視圖。
圖5對(duì)圖1所示裝置沿V-V線從底面看到的圖，對(duì)局部作了剖視。
圖6使吸嘴分度轉(zhuǎn)動(dòng)用機(jī)構(gòu)的圖，是沿圖2箭頭VI方向看的側(cè)視圖。
圖7裝配頭的吸附、裝配作業(yè)的時(shí)間圖。
圖8傳統(tǒng)電子元件表面裝配裝置的示意圖。
圖1和圖2示出了本發(fā)明電子元件表面裝配裝置一個(gè)實(shí)施例。該電子元件表面裝配裝置包括裝配頭3，它包括相對(duì)要安裝電子元件W的配線基片P的裝配面F，在垂直方向往復(fù)移動(dòng)且在與裝配面F平行的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的Z軸1，以及安裝在該Z軸1的頂端、能繞著與裝配面F平行的轉(zhuǎn)軸在與裝配面F正交的面內(nèi)作分度轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)吸嘴2；安裝在裝配頭3上且其光軸與Z軸1平行的攝象機(jī)4；構(gòu)成該攝象機(jī)4的光學(xué)系統(tǒng)一部分、可以有選擇地對(duì)裝配面F側(cè)或吸嘴2側(cè)進(jìn)行攝像的圖象攝取裝置5。
圖像攝取裝置5包括配置于裝配面F和攝像機(jī)4之間的部分透射反射鏡6、配置在與裝配面F平行的面上的第1光閘7和第1光源8，以及配置在與裝配面F正交的面上的第2光閘9和第2光源10，通過(guò)打開(kāi)一個(gè)光閘7或光閘9并使光源8或10照明，即能有選擇地?cái)z取裝配面F側(cè)或吸嘴2側(cè)的圖像。
在本實(shí)施例1中，第1光閘7由覆蓋裝在攝像機(jī)4的透鏡之前的筒狀殼體47的與裝配面F相對(duì)的開(kāi)口部48的板所構(gòu)成，并通過(guò)安裝在殼體47上的馬達(dá)等的致動(dòng)元件46作水平旋轉(zhuǎn)。通過(guò)使由板構(gòu)成的第1光閘7擺動(dòng)對(duì)標(biāo)記識(shí)別光路進(jìn)行開(kāi)、關(guān)。此外，在本實(shí)施例中，第2光閘9由通過(guò)安裝在殼體47上的螺線管或氣缸等的致動(dòng)元件45而作上下運(yùn)動(dòng)的L形板所構(gòu)成。該L形板構(gòu)成的第2光閘9開(kāi)或關(guān)殼體47的吸嘴2側(cè)的開(kāi)口部49來(lái)開(kāi)或關(guān)元件位置識(shí)別光路。又，該第1及第2光閘7、9不限于本實(shí)施例所示，可采用光學(xué)式光閘或其他機(jī)械式光閘等。作為第1和第2光源8、10，例如可采用EL元件或LED等。作為部分透射反射鏡6，采用一般稱為半透鏡的50％透射反射鏡為宜。
Z軸1具有通過(guò)裝在裝置臺(tái)架上的線性軸承13可在軸向(一般相對(duì)裝配面F為垂直的上下方向)往復(fù)移動(dòng)地被支承的軸承部件14，以及由該軸承部件14支承、在與裝配面F平行的面(通常為水平面)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸部件15。頂端吸附著的裝配元件W通過(guò)軸部件15的轉(zhuǎn)動(dòng)其朝向可改變，且通過(guò)軸承部件14的往復(fù)移動(dòng)可向裝配面接近。
此外，在本實(shí)施例中，Z軸1的頂端連接著支架16，支架16上可自由轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著呈十字形地裝有吸嘴2的吸嘴座12，呈十字形配置的4個(gè)吸嘴2……2可在與裝配面F平行的面(通常為水平面)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝吸嘴2、……2的吸嘴座12由支承于支架16的軸承部件17所支承，并配置有與裝配面F平行的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。因此，各吸嘴2、……2在相對(duì)裝配面F垂直的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，依次逐個(gè)切換成與裝配面F相對(duì)的狀態(tài)。吸嘴座12通過(guò)牙輪皮帶18與支架16上部的軸19連接并與軸19聯(lián)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)一對(duì)傘齒輪的20、21，軸19與貫穿Z軸1的軸部件15的分度轉(zhuǎn)動(dòng)用軸22連接。此外，軸19上裝有牙輪皮帶輪23，在與吸嘴座12的牙輪皮帶輪24之間設(shè)有牙輪皮帶18。又，符號(hào)25是防止牙輪皮帶18松馳的張力皮帶輪。因此，分度轉(zhuǎn)動(dòng)用軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)一對(duì)傘齒輪20、21傳遞給軸19，再經(jīng)牙輪皮帶輪23、24和牙輪皮帶18使吸嘴座12轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，因?yàn)檠垒喥?8和皮帶輪23、24之間不會(huì)發(fā)生打滑，故能進(jìn)行正確的分度轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，即使因軸部件15轉(zhuǎn)動(dòng)而整個(gè)支架16也轉(zhuǎn)動(dòng)，也以仍維持一對(duì)傘齒輪20、21的嚙合關(guān)系的狀態(tài)作轉(zhuǎn)動(dòng)。再有，軸部件15的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)用驅(qū)動(dòng)源例如電動(dòng)機(jī)28等使與安裝在支架16上的牙輪皮帶輪26嚙合的牙輪皮帶27轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。
此外，多個(gè)吸嘴2、……2呈放射狀地安裝于在與裝配面F正交的垂直面內(nèi)作分度轉(zhuǎn)動(dòng)的吸嘴座12上，構(gòu)成依次通過(guò)吸附位置或裝配位置的吸附裝配裝置11。在本實(shí)施例中，4個(gè)吸嘴2、2、2、2以等間隔放射狀地配置在吸嘴座12周圍而形成十字形。該吸附裝配裝置11通過(guò)使吸嘴座12每次分度轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使各吸嘴2、2、2、2在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，用定位為朝下的吸嘴2從元件供給裝置(圖中省略)吸附電子元件W及向配線基片P裝配電子元件W。吸附方法并無(wú)特別限定，但一般情況下，考慮到對(duì)電子元件W的影響，通過(guò)真空吸附及解除真空來(lái)進(jìn)行為宜。例如可設(shè)計(jì)為，通過(guò)抽真空來(lái)常時(shí)持續(xù)吸附電子元件W，僅在最接近裝配面F并進(jìn)行裝配時(shí)破壞真空，以此進(jìn)行裝配。在本實(shí)施例中，4個(gè)吸嘴2、……2上分別設(shè)有與其分別對(duì)應(yīng)的4個(gè)壓力源相通的連通孔37、38、39和40。各連通孔37、38、39、40通過(guò)在軸承部件17和吸嘴座12之間用O形圈等密封件分開(kāi)密封成的4個(gè)連通道33、34、35、36及空氣口29、30、31、32，分別與對(duì)應(yīng)的壓力源相連通。各吸嘴2、2、2、2和空氣口29、30、31、32通過(guò)構(gòu)成穿設(shè)在吸嘴座12上的4條連通孔37、38、39、40的一部分的配管及與之連接的部件41、42、43、44而相互獨(dú)立地連接。在部件41、42、43、44上形成有構(gòu)成連通孔37、38、39、40的一部分的通道。壓力源(未圖示)通過(guò)切換可成為負(fù)壓源或正壓源，當(dāng)位于朝下的吸附、裝配位置時(shí)切換為正壓源，進(jìn)行電子元件W的裝配，在其他位置用作常時(shí)負(fù)壓源，持續(xù)吸附電子元件W。壓力源的切換例如用電磁閥等進(jìn)行，通過(guò)使與真空源連接的吸嘴2向大氣開(kāi)放而施加正壓。
若采用如上結(jié)構(gòu)的電子元件表面裝配裝置，可如圖7的時(shí)間圖所示進(jìn)行電子元件W的裝配。
首先，使Z軸1頂端的吸嘴2每次分度轉(zhuǎn)動(dòng)90°，用朝下的吸嘴2從元件供給裝置依次吸附要裝配的多個(gè)電子元件W。此期間，打開(kāi)與裝配面F正交面上的第2光閘9并點(diǎn)亮第2光源10，同時(shí)關(guān)閉與裝配面平行面上的第1光閘7開(kāi)關(guān)滅第1光源8，對(duì)由部分透射反射鏡6反射的吸嘴2側(cè)進(jìn)行攝像，識(shí)別將裝配的電子元件W的位置。電子元件W的位置識(shí)別是在吸嘴2作轉(zhuǎn)位、吸附新的電子元件W期間，對(duì)前一次吸附作業(yè)所吸附的電子元件W進(jìn)行的。這樣，在吸附作業(yè)的間歇內(nèi)，用部分透射反射鏡6所反射的圖面對(duì)吸附的電子元件W依次進(jìn)行位置識(shí)別。例如，當(dāng)有4個(gè)吸嘴2……2時(shí)，吸附最初的電子元件W后使吸嘴座12轉(zhuǎn)位90°讓下一個(gè)吸嘴2朝下，從使該下一個(gè)吸嘴朝下到使電子元件W吸附期間開(kāi)始對(duì)最初被吸嘴2吸附的電子元件W進(jìn)行位置識(shí)別。當(dāng)在下一個(gè)吸嘴2上吸附了電子元件W并分度轉(zhuǎn)動(dòng)后，再用再下一個(gè)吸嘴2吸附電子元件W，在此期間對(duì)剛才的吸嘴2所吸附的電子元件W進(jìn)行位置識(shí)別。這樣，吸附和位置識(shí)別可同時(shí)進(jìn)行。因此，當(dāng)所有吸嘴2、……2上吸附有電子元件W時(shí)，僅留下1個(gè)電子元件W的位置識(shí)別。因此，在使裝配頭3向裝配位置作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，余下的電子元件W的位置識(shí)別也完成了。
接著，在進(jìn)行裝配之前先對(duì)配線基片進(jìn)行位置識(shí)別。通過(guò)打開(kāi)與裝配面F平行的第1光閘7并點(diǎn)亮光源8，同時(shí)關(guān)閉與裝配面F正交的第2光閘9并熄滅光源10，從而通過(guò)部分透射反射鏡6攝取裝配面F側(cè)圖象，進(jìn)行基片的位置識(shí)別。然后進(jìn)行規(guī)定的裝配作業(yè)。
上述實(shí)施例是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，但本發(fā)明并不受此限，在不脫離本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)可作種種變形。例如，在本實(shí)施例中，每個(gè)吸嘴各有獨(dú)立的真空系統(tǒng)，但實(shí)際上并不一定受此限制，也可以采用僅在裝配作業(yè)時(shí)僅將朝下位置的吸嘴切換成正壓的吸附裝配裝置。
從以上說(shuō)明可知，本發(fā)明的電子元件表面裝配裝置，因?yàn)樵谄鋃軸的頂端設(shè)有可繞與裝配面平行的轉(zhuǎn)軸在與裝配面正交的面內(nèi)作轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)吸嘴，另一方面，在裝配面和攝像機(jī)之間設(shè)置部分透射反射鏡，并在與裝配面平行的面和與裝配面正交的面的雙方分別配置光閘和光源，因此，通過(guò)打開(kāi)其中任一個(gè)光閘并點(diǎn)亮其光源，就能用一臺(tái)攝像機(jī)攝取裝配面?zhèn)群臀靷?cè)雙方的圖像，進(jìn)行其位置識(shí)別。
而且，因?yàn)槌斯忾l和照明的切換外，只要使吸嘴在與裝配面正交的面內(nèi)作分度轉(zhuǎn)動(dòng)即能連續(xù)進(jìn)行位置識(shí)別和裝配，不再需要使吸附元件移動(dòng)到攝像機(jī)的時(shí)間，故可相應(yīng)地提高裝配速度。而且，在為了對(duì)最先作了位置識(shí)別的吸附元件進(jìn)行裝配而在配線基片上移動(dòng)的期間，也能對(duì)剩下的吸附元件進(jìn)行位置識(shí)別處理。因此，可縮短裝配作業(yè)的節(jié)拍時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種電子元件表面裝配裝置，設(shè)有相對(duì)要裝配電子元件的配線基片的裝配面在垂直方向作往復(fù)移動(dòng)且在與所述裝配面平行的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的Z軸，以及具有與該Z軸平行的光軸的攝像機(jī)，其特征在于，在所述Z軸頂端設(shè)置可繞與所述裝配面平行的轉(zhuǎn)軸在與裝配面正交的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)吸嘴，在所述裝配面和攝像機(jī)之間設(shè)置部分透射反射鏡，并在與所述裝配面平行的面及與所述裝配面正交的面的雙方分別配置光閘和光源，通過(guò)打開(kāi)其中任一光閘并點(diǎn)亮光源來(lái)對(duì)裝配面?zhèn)然蛭靷?cè)進(jìn)行攝象。
全文摘要
一種電子元件表面裝配裝置，在其Z軸1的頂端設(shè)有可在與裝配面正交的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的多個(gè)吸嘴2，在裝配面和攝像機(jī)之間設(shè)部分透射反射鏡6，并在與裝配面平行的面和與裝配面正交的面的雙方分別配置光閘7、9和光源8、10，通過(guò)打開(kāi)其中一個(gè)光閘并點(diǎn)亮相應(yīng)光源，可用1臺(tái)攝像機(jī)4對(duì)裝配面F側(cè)和吸嘴側(cè)雙方攝像、進(jìn)行位置識(shí)別，而且只要使各吸嘴在與裝配面正交的面內(nèi)作分度轉(zhuǎn)動(dòng)即可連續(xù)進(jìn)行位置識(shí)別和裝配，可提高裝配速度且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H05K13/04GK1117259SQ95108399
公開(kāi)日1996年2月21日 申請(qǐng)日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月8日
發(fā)明者矢澤隆之, 駒瀨浩, 鹽澤弘幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三協(xié)精機(jī)制作所