表面安装机的制作方法

本发明涉及一种扫描单元的安装构造。

背景技术：

长久以来，公知有如下的表面安装机：利用搭载于头单元的安装头来吸附从供料器供给的电子元件，并安装在印刷基板上。表面安装机搭载有以相机为主体的元件识别装置，采用识别并检查被吸附保持在安装头上的电子元件的姿势的结构。

元件识别装置具有固定式和扫描式。固定式如专利文献1所述那样利用在基台上设置的固定式的相机进行电子元件的拍摄。固定式的相机的视野较大，因此具有能够拍摄大型的电子元件的优点，但需要在吸附电子元件后使搭载有安装头的头单元移动至相机的设置位置，因此头单元的移动距离变长。

另一方面，扫描式如专利文献2所述的那样使相机相对于头单元相对移动而拍摄电子元件。扫描式的相机的视野较小，因此不适合拍摄大型的电子元件，但由于能够利用电子元件向印刷基板上的安装位置移动的时间来拍摄电子元件，因此与固定式相比能够缩短头单元的移动距离。

专利文献1：日本特开平11-40996号

专利文献2：日本特开2008-166550号

这样，固定式与扫描式的优点、缺点不同，因此存在仅使用固定式的情况、仅使用扫描式的情况、同时使用固定式及扫描式的情况，谋求能够对扫描单元简单地进行装卸。

技术实现要素：

本发明是基于上述那样的情况而完成的，其目的在于，能够将扫描单元相对于头单元简单地进行装卸。

本发明提供一种表面安装机，对印刷基板安装电子元件，上述表面安装机具备：基台；头单元，具有沿一个方向并排设置的多个安装头；驱动装置，使上述头单元在上述基台上沿平面方向移动；及扫描单元，设于上述头单元，上述扫描单元包括：扫描相机，拍摄被吸附保持于上述安装头的电子元件；滑动装置，使上述扫描相机沿着上述一个方向滑动；及安装部，设于上述滑动装置，通过使上述滑动装置的安装部相对于设于上述头单元的被安装部进行装卸，将包括上述扫描相机与上述滑动装置在内的上述扫描单元整体相对于上述头单元进行装卸。

发明效果

在本发明中，能够使扫描单元相对于头单元简单地进行装卸。

附图说明

图1是适用于一实施方式的表面安装机的俯视图。

图2是表示头单元的支撑构造的图。

图3是头单元的主视图。

图4是头单元与扫描单元的立体图。

图5是扫描单元的立体图。

图6是扫描单元的分解立体图。

图7是滑动装置的剖视图(图6的A-A线剖视图)。

图8是头单元的侧视图(表示安装有扫描单元的状态)。

图9是头单元的侧视图(表示拆卸了扫描单元的状态)。

图10是表示表面安装机的电结构的框图。

图11是放大头单元的下部的图。

图12是放大头单元的下部的图。

图13是表示由控制部执行的校正处理的流程的流程图。

图14是放大头单元的下部的图。

附图标记说明

1…表面安装机

11…基台

30…驱动装置

60…头单元

61…支撑框架

65…被安装部

70…单元主体

73…安装头

77…位置基准部件

80…扫描单元

90…滑动装置

91…框架

95…安装凸缘(相当于本发明的“安装部”)

130…线束单元

200…控制器

210…控制部

220…存储部

具体实施方式

＜一实施方式＞

1.表面安装机的整体结构

如图1所示，表面安装机1具备基台11、搬运印刷基板P的搬运输送机20、头单元60及使头单元60在基台11上沿平面方向(XY方向)移动的驱动装置30。此外，在以下的说明中，将基台11的长边方向(即图1的左右方向，印刷基板P的搬运方向)称为X方向，将基台11的进深方向(即图1的上下方向，与X方向正交的方向)称为Y方向，将图3的上下方向称为Z方向。

搬运输送机20配置在基台11的中央。搬运输送机20具备沿X方向循环驱动的一对搬运带21，通过与带的摩擦，将搬运带21上的印刷基板P沿X方向进行搬运。

在本实施方式中，图1所示的左侧成为入口，印刷基板P被从图1所示的左侧穿过搬运输送机20而朝机内搬入。被搬入的印刷基板P由搬运输送机20运送至基台中央的作业位置，并在此停止。

另一方面，在基台11上，以包围作业位置的周围的方式设置四处元件供给部13。在这些各元件供给部13中，将供给电子元件的供料器15以横向排列状设置多个。

而且，在作业位置，通过搭载于头单元60的安装头73进行将穿过上述供料器15而供给的电子元件安装在印刷基板P上的安装处理，并且，之后将结束了安装处理的印刷基板P穿过输送机20而向图1中的右方向运送，向机外搬出。

驱动装置30大体上由一对支撑腿41、头支撑体51、Y轴滚珠丝杆45、Y轴马达47、X轴滚珠丝杆55及X轴马达57构成。具体来说，如图1所示，在基台11上设置有一对支撑腿41。两支撑腿41位于作业位置的两侧，均沿Y方向笔直地延伸。

在两支撑腿41上，沿Y方向延伸的导轨42设置在支撑腿上表面，并且以使长边方向的两端部与这些左右的导轨42嵌合的方式安装有头支撑体51。

另外，在右侧的支撑腿41上装配沿Y方向延伸的Y轴滚珠丝杠45，而且在Y轴滚珠丝杠45上螺合有滚珠螺母(未图示)。而且，在Y轴滚珠丝杠45上设置有Y轴马达47。

当对Y轴马达47进行通电操作时，滚珠螺母沿着Y轴滚珠丝杠45进退，其结果是，固定于滚珠螺母的头支撑体51及下述的头单元60沿着导轨42沿Y方向移动(Y轴伺服机构)。

头支撑体51为沿X方向较长的形状。头单元60以沿着X方向移动自如的方式安装在头支撑体51上。在该头支撑体51内置有沿X方向延伸的X轴滚珠丝杠55，而且在X轴滚珠丝杠55上螺合有滚珠螺母(未图示)。

并且，在X轴滚珠丝杠55上设置有X轴马达57，当对该马达57进行通电操作时，滚珠螺母沿着X轴滚珠丝杠55进退，其结果是，固定于滚珠螺母的头单元60沿着头支撑体51在X方向上移动(X轴伺服机构)。

因此，通过复合控制X轴马达57、Y轴马达47，能够在基台11上沿平面方向(XY方向)对头单元60进行移动操作。

在上述头单元60成列地搭载多个进行电子元件的安装作业的安装头73。各安装头73成为能够通过R轴马达78绕轴旋转及通过Z轴马达75的驱动而相对于头单元60进行升降的结构。另外，各安装头73构成为从未图示的负压单元供给负压，在头前端产生吸引力。

通过设为这样的结构，能够在预定时刻使X轴马达57、Y轴马达47、Z轴马达75工作，由此执行通过安装头73取出穿过供料器15而供给的电子元件、并将其安装在印刷基板P上的处理。

此外，图1所示的附图标记“17”为元件识别相机。元件识别相机17在基台11上以拍摄面朝上的方式被固定。该元件识别相机17拍摄由安装头73取出的电子元件的图像(下表面图像)，检测安装头73对电子元件的吸附姿势。

2.头单元60、扫描单元80的构造

如图3、图4所示，头单元60具备支撑框架61及相对于支撑框架61被固定的单元主体70。支撑框架61被安装为相对于头支撑体51沿X方向移动自如。单元主体70具备中间框架71、安装为能够相对于中间框架71上下移动的多个(在该例中为10个)安装头73、Z轴马达75及R轴马达78。

如图3所示，各安装头73相对于中间框架71沿X方向(相当于本发明的“一个方向”)排列为一列状。各安装头73为沿上下方向较长的轴状，在下部设有通过负压吸附电子元件的吸嘴74。Z轴马达75设于各安装头73的上部侧，成为使各安装头73独立地升降的构造。另外，R轴马达78是通过带驱动使各安装头73绕轴旋转的马达，在本例中，在单元主体70的下部搭载有两台R轴马达78。另外，在中间框架71的下部以位于R轴马达78的侧方的方式安装有左右一对侧壁76。

另外，如图4所示，扫描单元80以能够装卸的方式安装在头单元60上。如图5、图6所示，扫描单元80具备扫描相机81、滑动装置90及线束单元130。

滑动装置90是使扫描相机81沿X方向滑动的装置，如图7所示具备框架91和滑动件111。框架91为沿X方向较长的形状，剖面呈U字型。框架91的开口朝下。在框架91的上表面壁设有安装凸缘(相当于本发明的“安装部”)95。安装凸缘95是从框架91的上表面壁向上方突出的纵壁。安装凸缘95为沿X方向较长的形状，在该例中，在框架91的X方向的全长范围内形成。另外，在框架91的X方向的两侧端部分别安装有闭止板123，闭止板123在通过螺栓固定于框架91的侧端面之外，也通过螺栓相对于安装凸缘95的侧端面进行固定。

滑动件111经由线性引导件92而安装于框架91的下部。并且，在滑动件111的上表面设置线圈113，另一方面，在框架91的内部，与线圈113相向地安装有磁体93。这些线圈113与磁体93构成线性马达120，通过驱动线性马达120，能够使固定于滑动件111的扫描相机81与滑动件111一并地沿着框架91在X方向上滑动。

另外，在滑动件111的前表面壁安装有保护板125。保护板125安装于在滑动件111的前表面壁上形成的狭缝112，覆盖滑动件111的前方，发挥保护滑动件111及滑动件111所固定的线性引导件92的功能。

并且，在滑动件111的下部固定有扫描相机81。扫描相机81通过相对于设于滑动件111的下部的前后一对凸缘115进行螺栓紧固而被固定。

扫描相机81为沿Z方向较长的形状，如图7所示，配置为沿前后横跨滑动件111。扫描相机81在前部侧配置有拍摄部82，在中间配置有框架84，在后部侧配置有相机主体85。前部侧的拍摄部82具有供被拍摄体(在本例中为电子元件、位置基准部件77)通过的U字槽83。在U字槽83的底面形成入光窗83A，来自被拍摄体的光在从入光窗83被获取之后，向后方进入到框架84内而向相机主体85入射。

线束单元130由向线性马达120的线圈113供给电力的三根线束131、固定三根线束131的基端部的第一接线板133、安装于三根线束131的前端部的第二接线板135构成。第一接线板133为沿X方向较长的形状，相对于在滑动装置90的框架91上形成的安装凸缘95被固定。另外，第二接线板135固定于在滑动件111的后端部固定的纵壁117，第二接线板135及固定于该第二接线板135的线束前端与滑动件111一并地一体移动。

并且，扫描单元80整体作为一个单元而以相对于头单元60装卸自如的方式被安装。即，将扫描相机81、滑动装置90、线束单元130作为一个单元而以装卸自如的方式进行安装。

若具体说明，在滑动装置90的框架91的上表面形成有安装凸缘95。另一方面，在构成头单元60的支撑框架61的背面下部设有成为安装凸缘95的对象的被安装部65。被安装部65为能够供安装凸缘95面接触且沿X方向较长的平面。并且，在被安装部65上形成有螺钉孔65A，通过将安装凸缘95与被安装部65重叠地进行螺栓紧固，能够将扫描单元80相对于头单元60进行固定(参照图8)。另外，与之相反，通过解除螺栓紧固，能够将扫描单元80从头单元60拆卸(参照图9)。

另外，如图9所示，在被安装部65的下部设有台阶部68。该台阶部68与滑动装置90的框架91对应地设置，成为将框架91从后方嵌合的构造。

并且，在将扫描单元80组装于头单元60的状态下，如图8所示，扫描相机81的拍摄部82位于头单元60的下方，拍摄部82的U字槽83的中心与安装头73的中心轴L一致。因此，当通过线性马达120的驱动使扫描单元80相对于头单元60沿X轴方向相对移动时，呈一列状排列的各安装头73所吸附保持的电子元件通过U字槽83的内部，因此能够利用扫描相机81来拍摄安装头73所吸附保持的电子元件。

另外，在头单元60上安装有左右一对位置基准部件77A、77B。具体来说，如图3所示，安装于在构成头单元60的中间框架71的下部安装的左右一对侧壁76的外表面侧。位置基准部件77A、77B为沿Z方向较长的形状，前端从头单元60向下方突出。位置基准部件77A、77B位于排列为一列状的安装头73的外侧。并且，如图8所示，位置基准部件77A、77B的Y方向的位置与安装头73的中心轴L一致，当从Z方向观察时，与沿X方向排列为一列状的安装头73排列在同一直线上。位置基准部件77A、77B的前端面朝拍摄部82的U字槽83内。

因此，当使扫描单元80相对于头单元60沿X轴向相对移动时，除被吸附保持于安装头73的电子元件之外，也能够拍摄位置基准部件77A、77B。此外，位置基准部件77A、77B为相同形状，相对于单元主体70安装为左右对称。

另外，在头单元60的左右两侧，以位于位置基准部件77的外侧的方式安装有基板识别相机170。基板识别相机170以拍摄面朝下的状态固定于头单元60，成为与头单元60一并地一体移动的结构。基板识别相机170是为了对处于作业位置上的印刷基板P进行图像识别而设置的。

2.表面安装机1的电结构

表面安装机1具备控制器200。控制器200如图10所示具备控制部210和存储部220。在控制器200上连接有X轴马达57、Y轴马达47、Z轴马达75、R轴马达78。控制部210基于存储于存储部220的数据、程序而控制上述各种马达57、47、75、78，执行对印刷基板P安装电子元件的安装处理。

另外，在控制器200上分别连接有线性马达120、扫描相机81、基板识别相机170、元件识别相机17，基于从扫描相机81、基板识别相机170、元件识别相机17获取的图像，执行对被吸附保持于安装头73的电子元件进行图像识别的处理、对附着在印刷基板上的位置标记进行识别的处理。

3.与扫描单元更换相伴的校正处理

表面安装机1将作为与各安装头73相关的位置数据的、以扫描相机81的原点位置Lo为基准的距各安装头73的X方向的距离数据Lx的初始值存储于存储部220。此外，原点位置Lo是扫描相机81的起始位置(基准位置)，在本例中，是头单元60的左端的位置。另外，在本说明书中，从图11的左侧依次对各安装头73标注编号，“Lx1”表示从原点位置Lo至第一个安装头73-1的距离，“Lx2”表示从原点位置Lo至第二个安装头73-2的距离。

以下，对伴随着扫描单元更换而通过控制部210进行的校正处理进行说明。在此，以将扫描单元80更换为新的扫描单元80的情况为例进行说明。

控制部210在扫描单元更换作业前通过现有的扫描相机81进行对位置基准部件77A进行图像识别的处理。即，首先，使现有的扫描相机81向图11所示的原点位置Lo移动。

并且，控制部210进行使扫描相机81从原点位置Lo沿X方向移动而识别位置基准部件77A的处理，并且进行如下处理：基于获得的识别结果而取得从原点位置Lo至位置基准部件77A的X方向的距离“Lm0”，并将该数据存储于存储部220(图13所示的S10、S20)。

之后，通过作业者，进行将现有的扫描单元80与新的扫描单元80更换的作业(S30)。并且，当扫描单元80的更换作业结束时，控制部210与对现有的扫描相机81进行的控制同样地进行利用更换后的新的扫描相机81对位置基准部件77A进行图像识别的处理。即，首先，使更换后的扫描相机81向图12所示的原点位置Lo移动。并且，进行使更换后的扫描相机81从原点位置Lo沿X方向移动而识别位置基准部件77A的处理，基于识别结果而取得从原点位置Lo至位置基准部件77A的X方向的距离“Lm1”(图13所示的S40、S50)。

之后，控制部210比较更换前的距位置基准部件77A的距离“Lm0”与更换后的距位置基准部件77A的距离“Lm1”，计算距离的变化量α(S60)。

α＝Lm1-Lm0····(1)式

此外，“α”的符号在Lm1＞Lm0时为“正”，在Lm1＜Lm0时为“负”。

并且，控制部210进行如下的处理：基于计算出的变化量α而校正从扫描相机81的原点位置Lo到各安装头73在X方向上的距离Lx。具体来说，如图12所示，将从原点位置Lo至第一个安装头73-1的距离从更换前的距离“Lx1”校正为“Lx1+α”。另外，同样地将距第二个安装头73-2的距离从“Lx2”校正为“Lx2+α”。并且，也同样地校正距剩余的安装头73的距离(图13所示的S70)。

并且，在印刷基板P的生产时，在对由安装头73吸附保持的电子元件进行图像识别的情况下，控制部210基于校正后的距离而识别各安装头73的X方向的位置，拍摄被吸附保持于各安装头73的电子元件。即，控制部210使扫描相机81在从原点位置Lo移动了“Lx1+α”的时刻进行被吸附保持于第一个安装头73-1的电子元件的拍摄。另外，在从原点位置Lo移动了“Lx2+α”的时刻，进行被吸附保持于第二个安装头73-2的电子元件的拍摄，同样地进行剩余的电子元件的拍摄。

由上可知，在扫描单元80的更换后，能够将扫描相机81和各安装头73在X方向上的相对位置关系保持为与更换前相同的关系。若详细说明，当更换扫描单元80时，有时因扫描单元80相对于头单元60的安装位置的误差、元件精度的偏差等，与更换前相比，扫描相机81的原点位置Lo沿X方向偏移。

当原点位置Lo在X方向上偏移时，从原点位置Lo到各安装头73的距离Lx与更换前相比发生改变，因此当利用扫描相机81识别电子元件时，与更换前相比，电子元件的位置在X方向上偏移地被识别。

关于这点，在本表面安装机1中，在头单元60设有位置基准部件77A。位置基准部件77A是固定于头单元60的位置不变的部件，即便更换扫描单元80等，位置基准部件77A的位置也是固定的。因此，通过在扫描单元80的更换前与更换后使用扫描相机81对位置基准部件77A进行图像识别，比较距位置基准部件77A的距离，由此能够求出原点位置Lo的位置偏移(变化量α)。并且，基于求出的变化量α，校正从扫描相机81的原点位置Lo到各安装头73在X方向上的距离Lx。因此，由于能够在更换扫描单元80后将扫描相机81和各安装头73在X方向上的相对位置关系保持为与更换前相同的关系，因此若拍摄相同的电子元件，则能够取得与更换前相同的图像，具有再现性高的优点。另外，根据位置基准部件77A的识别结果，除X方向的位置之外，能够识别Y方向的位置。因此，也能够根据在更换扫描单元80前与更换后使用扫描相机81对位置基准部件77A进行图像识别而得到的结果，检测扫描相机81的Y方向的位置的偏移量(Y方向的位置的变化量)，除X方向的距离Lx的校正之外，也能够校正扫描相机81的Y方向的位置偏移(即，原点位置Lo的Y方向的位置偏移)。此外，关于Y方向的位置校正，只要在更换后将由扫描相机81识别的电子元件的Y方向的位置校正扫描相机81的Y方向的位置的偏移量即可。

4.效果说明

元件识别相机17与扫描相机81均拍摄被吸附保持于安装头73的电子元件，用途是相同的。但是，由于元件识别相机17为固定式，因此相机的视野较大，具有能够拍摄大型的电子元件的优点，但需要在吸附电子元件后使头单元60移动至相机的设置位置，头单元60的移动距离变长。另一方面，扫描相机81的相机的视野较小，因此不适于拍摄大型的电子元件，但由于能够利用将所吸附的电子元件向印刷基板上移动的时间来拍摄电子元件，因此能够缩短头单元60的移动距离。

这样，固定式与扫描式的优点、缺点不同，存在仅使用固定式的情况、仅使用扫描式的情况、同时使用固定式及扫描式的情况，谋求能够对扫描单元80简单地进行装卸。关于这点，本表面安装机1能够使扫描单元80相对于头单元60简单地进行装卸，因此能够满足上述要求。另外，在发生故障时，需要进行扫描单元80的更换作业，因此也能够比较容易地进行更换作业。

＜其它实施方式＞

本发明并不限定于由上述记载及附图所说明的实施方式，例如下述的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

(1)在上述实施方式中，作为安装头73的位置的基准而利用了图11所示的右侧的位置基准部件77A，但也可以利用图11所示的左侧的位置基准部件77B。另外，在上述实施方式中，作为滑动装置90的一个例子而例示了利用线性马达120的装置，但也可以利用以马达为驱动源的滚珠丝杆机构等。在上述实施方式中，作为安装部的一个例子而例示了安装凸缘95，但安装部只要是具有与被安装部重叠的壁面的构造即可。另外，在上述实施方式中，将安装凸缘95向被安装部65螺栓紧固，但也可以是除此以外(例如夹紧)的固定方法。

(2)另外，位置基准部件77A(也可以是77B)例如在从扫描单元80切换为固定于基台11的元件识别相机17的情况下也能够利用。即，由于以位置基准部件77A为基准的距各安装头73的距离的数据与使用的相机无关，是不变的数据，因此，如图14所示，若将以位置基准部件77A为基准的距各安装头73的距离Lc1、Lc2、Lc3···的数据预先存储于存储部220，则即使切换相机的种类，通过始终掌握以位置基准部件77A为基准的距各安装头73的距离Lc，也能够以与更换前相同的条件来识别电子元件。即，不会使电子元件的位置在更换相机的前后在X方向上偏离地进行识别。