基板作业机械的制作方法

专利名称：基板作业机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及对电路基板进行作业的基板作业机械。
背景技术：
作为一种进行对电路基板的作业的基板作业机械，存在下述专利文献记载的基板作业机械，即将电子零件等零件安装于电路基板的零件安装机。在该零件安装机中可自动交换作为作业头的一种的零件保持头。更具体而言，在自身的保持部保持零件保持头的头保持装置构成为以能够从多个零件保持头中交换任意一个零件保持头的方式保持所述多个零件保持头。附带说明，头保持装置通过移动装置在作业区域上移动。专利文献1 日本特开2006-261325公报

发明内容
上述专利文献记载的零件安装机具有对基准标识进行摄像的摄像装置(标识相机)，所述基准标识是为了在零件安装到电路基板之前确定电路基板的位置而附于电路基板的表面，该摄像装置固定于保持零件保持头的头保持装置。摄像装置是检测装置的一种，上述专利文献记载的零件安装机中仅一个检测装置与头保持装置一起在作业区域上移动。在这种基板作业机械上还大量残留改良的余地，通过实施一些改良，可提高实用性。本发明是鉴于该实际情况而发明的，其课题在于，提供实用性高的基板作业机械。为了解决上述课题，本发明的基板作业机械构成为，通过控制头保持装置及使该头保持装置移动的移动装置，将包含作业头和检测头的多个头中的任意一个安装于头保持
直ο在本发明的基板作业机械中，不仅可将作业头安装于头保持装置上，还可将检测头在与该作业头相同的位置上安装于头保持装置。换言之，本发明的基板作业机械构成为检测头可自动与作业头交换。本发明的基板作业机械因具有这种构成而实用性高。另外，关于效果的详细情况在下述[发明的方式]中说明。[发明的方式]下面，例示几个本申请中认为可申请专利的发明(下面，有时称为“可申请发明”)的方式，且对它们进行说明。各方式与权利要求一样，按项划分，并对各项附加序号，以根据需要引用其它项的序号的形式记载。这只是为了容易理解可申请发明，而不是将构成该发明的构成要素的组合限定于在以下各项记载的内容。即，可申请发明应该参照附带于各项的记载、实施例的记载等进行解释，在按其解释的范围中，在各项的方式上再附加其它构成要素的方式及从各项的方式中削除某些构成要素的方式都可能成为可申请发明的一个方式。(1) 一种基板作业机械，对电路基板进行作业，也就是对基板进行作业，具备多个头，包含一个以上的作业头和一个以上的检测头；的头保持装置，能够将这些多个头中的一个头保持在该头保持装置自身具有的保持部；移动装置，使该头保持装置移动；头配置装置，配置有所述多个头中的每一个头；控制装置，进行该基板作业机械的控制，所述控制装置具有头安装控制部，该头安装控制部通过控制所述移动装置及所述头保持装置，使所述头保持装置向针对所述头配置装置设定的设定位置移动，使所述多个头中的任一个头保持于所述头保持装置。在本项方式的基板作业机械中，不仅能将作业头安装在头保持装置，还能将检测头在与该作业头相同的位置上安装于头保持装置。即，头保持装置在自身的保持部有选择地保持包含作业头和检测头的多个头中的一个头。明确地说，检测头可与作业头自动地交换。由此，本项的基板作业机械为实用性高的作业机。具体而言，例如，通过在检测头中采用摄像头，可以用该摄像头代替附设于现有的头保持装置进行基板基准标识的摄像等的摄像装置。目前，上述摄像装置在与作业头的位置不同的位置上固定于头保持装置。换言之，摄像装置附设于从作业头作业的位置沿基于移动装置的移动方向转移的位置。因此，要在与作业头的作业区域相同的区域中使摄像装置移动的情况下，必须使头保持装置的可动范围额外地扩大与上述转移对应的量。与此相对，通过将摄像头与作业头交换，可将摄像头在与作业头相同的位置上保持于头保持装置，所以即使不额外地扩大头保持装置的可动范围也可以，从而可以实现紧凑的基板作业机械。相反，尽管是紧凑的基板作业机械，只要是在作业区域内，则无论是要由作业头作业或已作业的哪个部位，都能在该部位的位置上使摄像头摄像。换言之，能够使头保持装置位于与预定了基于作业头的作业的位置或实际进行了作业的位置相同的位置，而进行该部位的摄像。另外，如后面说明，若准备多个检测头，它们中的任意一个都能够交换，则能够使该基板作业机械进行各种检测作业。因此，基板作业机械的通用性提高。另外，通用性的提高、先前说明的紧凑化这些效果，通过形成为不是利用作业者的手动作业来交换头，而是能够由该基板作业机械自身来自动地交换头的构成，而真正地有助于实用性的提高。本项的“作业头”意思是用于执行该基板作业机械进行的主要作业的头。例如，在该基板作业机械是在电路基板上安装电子零件、电路零件等零件的零件安装机的情况下，或是作为零件安装机发挥功能的基板作业机械的情况下，保持零件的零件保持头成为作业头。另外，在该基板作业机械是在电路基板等上涂布粘接剂的粘接剂涂布机的情况下，或是作为粘接剂涂布机发挥功能的基板作业机械的情况下，喷出粘接剂的粘接剂喷出头成为作业头。本项的“检测头”可以认为是用于在上述主要作业之前或追随上述主要作业，检测电路基板或安装于该电路基板的零件的位置、姿势等的头。具体而言，摄像头及传感头等成为检测头，所述摄像头具备用于对附于电路基板的表面的基板基准标识、预定零件安装的部位、安装于电路基板的零件等进行摄像的相机，所述传感头具备用于检测电路基板的特定部位、零件等的位置、姿势等的位移传感器。本项的“头配置装置”可以认为是用于在头保持装置的可动范围内可取出地收纳头的装置，即所谓的储料器。例如，既可以是简单地将多个头配置于分别对它们各自进行设定的位置的配置台这样的装置，还可以是具有使所配置的多个头移动并能利用头保持装置保持移动到规定的交换位置的一个头的功能的装置。本项的“移动装置”意思是，例如在该基板作业机械的区域内使头保持装置一维、二维或三维地移动的装置。具体而言，例如XY型移动装置、多关节臂式机器人型移动装置等可以成为移动装置。在本项“头保持装置”中，保持头的机构没有特别地限定。例如，可以采用利用负压吸附进行保持的机构、利用电磁力、空气压、液压等产生的作用力进行保持的机构、利用夹盘、夹板等进行把持的机构等各种机构。另外，如后面说明，“头保持装置”也可以具备使所保持的头移动的移动机构、使其旋转的旋转机构等。(2)如(1)项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的作业头包含对安装于所述电路基板的零件进行保持的零件保持头。清楚地说，本项的基板作业机械是零件安装机或作为零件安装机发挥功能的作业机。简单地说，本项的“零件保持头”是具有保持电子零件、电路零件等零件并使保持的零件在基板上脱离的功能的头。保持零件的机构没有特别地限定。例如，可采用具有利用负压吸附零件的吸附嘴的嘴头、具有把持零件的夹板(也可以称为“夹盘”)的夹板头等各种保持机构的头。另外，零件保持头既可以只具备一个吸附嘴、夹板等零件保持器，也可以具备多个。即，既可以只保持一个零件，也可以同时保持多个零件。(3)如(1)项或( 项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头包含分别以相机为主要构成要素的一个以上的摄像头。根据本项的方式，可将摄像头安装于头保持装置，可以对基板基准标识、基板上的零件的安装部位、粘接剂的涂布部位、安装于基板上的零件等各种对象进行摄像。因此，本项的方式成为有助于提高对基板作业的精度的方式。(4)如( 项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头包含多个摄像头作为所述一个以上的摄像头。根据本项的方式，可以有选择地安装多个摄像头，基板作业机械的通用性得以提
尚ο(5)如(4)项所述的基板作业机械，其中，所述多个摄像头各自具备的相机在分辨率、视场、摄像方向中的某一方面相互不同。例如，相机是具有CCD、CMOS等摄像元件的数码相机的情况下，分辨率依赖于用于对摄像对象的单位面积进行摄像的象素数(下面有时称为“象素密度”)。即，象素密度越高分辨率越高。另一方面，象素密度高时，需要增加与象素处理对应的时间。因此，如果使用分别具备分辨率相互不同的相机的多个摄像头，只对需要高的检测精度的对象进行用分辨率高的相机的摄像，而对不需要高的检测精度的对象用分辨率低的相机进行摄像，则可迅速进行检测处理。另外，通过用视场宽的相机对大型零件或安装它们的基板的部分进行摄像，用视场窄的相机对小型零件、安装它们的基板部分或基板基准标识等进行摄像，可在尽可能短的时间内进行检测处理。另外，在对基板的表面、基板基准标识等进行摄像的情况下使用与基板的表面垂直的摄像方向的相机，在检测安装于基板的零件等的高度的情况下，使用相对于与基板的表面垂直的方向倾斜的摄像方向的相机，则较为便利。在本项的基板作业机械中，因可有选择地采用分别具备在分辨率、视场、摄像方向中的某一方面相互不同的相机的多个摄像头，因此可进行适当地与摄像对象的变化对应的检测处理。(6)如(4)项或( 项所述的基板作业机械，其中，所述多个摄像头各自具有光源，所述各自所具有的光源在照射光的波长分布上相互不同。简单地说，照射光的波长分布(频率分布)不同的情况下，照射光的颜色不同。若根据摄像对象的颜色、光泽、透明度等使照射光的颜色不同，则可对各种摄像对象进行高精度的检测。因此，在本项的基板作业机械中，可有选择地采用分别具备来自光源的照射光的颜色相互不同的相机的多个摄像头，因此可进行适当地对应于摄像对象的变化的检测处理。(7)如(3)项 (6)项中任一项所述的基板作业机械，其中，对于所述一个以上的摄像头中的至少一个摄像头，在将该至少一个摄像头配置于所述头配置装置的状态下纳入该至少一个摄像头具有的相机的视场内的位置，设置有用于把握该相机的光轴相对于所述头保持装置的位置偏差的基准标识。例如，在从某个头交换成其他摄像头时，即，头保持装置保持该摄像头的情况下，会产生某种程度的保持位置的偏差。该偏差产生相机的光轴的偏差。通过把握该光轴的偏差，可使检测精度提高。在本项的基板作业机械中，因在可对基准标识进行摄像的位置将摄像头配置于头配置装置，所以在头保持装置保持该摄像头的时刻，能够对该基准标识进行摄像，可迅速地把握光轴的位置偏差。(8)如(1)项 (7)项中任一项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头具有可发送由该检测头获得的检测数据的发送器。本项的基板作业机械的检测头自身可发送检测数据，因此，例如，如果根据某确定的协议进行发送，则可简化接收侧的装置的构成。发送器如果可无线发送，则在检测头和头保持装置之间不需要连接器，可简化该基板作业机械的构造。(9)如(1)项 (8)项中任一项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头构成为，在该至少一个检测头自身被保持于所述头保持装置的状态下，从该头保持装置接收用于使该至少一个检测头自身动作的电力。在本项的基板作业机械中，从检测头被保持于头保持装置时开始可向该检测头进行供电。虽然也可以在检测头和头保持装置之间设有连接器，经由该连接器进行供电，但如果形成可利用非接触供电进行供电的构造，则没必要设置连接器，可实现简便的基板作业机械。(10)如⑴项 ⑶项中任一项所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头构成为，具有用于使该至少一个检测头自身工作的蓄电池，且在该至少一个检测头自身配置于所述头配置装置的状态下对该蓄电池充电。根据本项的基板作业机械，不必在头保持装置设置供电机构，可使头保持装置的构造简单。虽然从头配置装置向具有检测头的蓄电池进行供电也可以是经由连接器的有线供电，但从构造简单的这种观点出发，优选进行非接触供电。(11)如(1)项 (10)项中任一项所述的基板作业机械，其中，所述移动装置使所述头保持装置在沿着与电路基板平行的一直线的方向上移动或沿一平面移动。(12)如(11)项所述的基板作业机械，其中，所述头保持装置具有使所述多个头中的所述头保持装置自身保持的头沿与电路基板垂直的方向移动的头移动机构。
(13)如(11)项或(1 项所述的基板作业机械，其中，所述头保持装置具有使所述多个头中的所述头保持装置自身保持的头绕与电路基板垂直的一轴线旋转的头旋转机构。上述三个方式是增加了与用于使头移动或旋转的机构有关的限定的方式。具备XY机器人型的移动装置的基板作业机械包含于(11)项的方式中。另外，(12)项的方式也可以认为是具有使头三维地移动的头移动装置的方式。(14)如(1)项 (13)项中任一项所述的基板作业机械，其中，该基板作业机械在所述一个以上的检测头之外还另行具备摄像装置，该摄像装置附加设置于所述头保持装置而可对所述电路基板的表面进行摄像。(15)如(14)项所述的基板作业机械，其中，所述摄像装置包含固定焦点的相机而构成。上述两项的基板作业机械是具有与摄像头分体地固定于头保持装置的摄像装置的作业机。本基板作业机械例如包含以上述摄像装置作为基板基准标识的摄像专用的检测装置，以检测头作为用于进行其它对象的检测的检测装置的作业机。上述两种方式为有助于该基板作业机械的作业的迅速化、该基板作业机械的通用化、多样化的方式。另外，后者的方式的情况下，即使不利用变焦相机构成摄像装置，也可以通过将具有不同的焦距的相机的摄像头保持于头保持装置，而得到与设有具有变焦相机的摄像装置的情况相同的效^ ο


图1是表示实施例的作为基板作业机械的零件安装机的立体图；图2是表示零件安装机具备的头保持装置及使该头保持装置移动的移动装置的立体图；图3是表示构成移动装置的直线移动机构的剖面图；图4是表示保持零件保持头的一种即分度型嘴头的头保持装置的立体图；图5是表示头保持装置的内部构造的剖面图；图6是表示头保持装置可保持的作业头的立体图；图7是表示头保持装置可保持的检测头的立体图；图8是表示在零件安装机具备的头储料器中配置有作业头的状态的立体图；图9是表示在零件安装机具备的头储料器中配置有检测头的状态的立体图；图10是示意地表示由零件安装机制作的电气电路的图；图11是表示利用零件安装机进行的安装作业的各步骤、和在各步骤之前进行的头交换的方式的表；图12是表示保持检测头的一种即摄像头的头保持装置的立体图；图13是表示与摄像头分体固定有摄像装置的头保持装置的立体图。标号说明10 零件安装机(基板作业机械)24 头保持装置沈移动装置52 头储料器(头配置装置)54 控制器(控制装置)60 分度型嘴头(零件保持头、作业头)74 保持轴体76 头升降机构(头移动机构)78 头旋转机构80 头吸附机构90 保持板(保持部)150 单一型嘴头(零件保持头、作业头)154 分配头(作业头)160 窄视场摄像头(检测头)162 窄视场照相164 环型闪光灯(光源)166 蓄电池168 受电器172 收发器174 天线180 广视场摄像头(检测头)182 广视场相机184 环型闪光灯(光源)190 异角度摄像头(检测头)192 角度相机194 受电端子200 高度检测头210 第一配置器212 第二配置器222 供电器2 基准标识230 摄像装置B 电路基板H 头EC 电路P 零件P 1 大型零件P2 小型零件P3 堆叠零件M 基板基准标识
具体实施例方式下面，作为实施可申请发明的方式，参照附图详细地说明作为可申请发明的实施例的零件安装机。另外，可申请发明除下述实施例以外，还能以记载于前述[发明的方式]的各项的方式为主，以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更、改良的各种方式来实施。实施例<零件安装机的整体构成>图1表示作为实施例的配备有零件安装机10的系统。该系统在基座12上并列配置有两个零件安装机10。两个零件安装机10具有相同的构造，图中的面前侧的零件安装机10为卸下上部的罩的状态。附带说明，零件安装机10是在电路基板B (下面，有时简单地称为“基板B” )上安装电子零件、电路零件等零件的作业机，是基板作业机械的一种。零件安装机10是以基架16和由该基架16支撑的梁18为基体的装置，包括配置于基架16上的基板输送/固定装置20、多个零件供给装置22、保持后述的头H的头保持装置对、支承于梁18而使头保持装置M移动的移动装置沈而构成。附带说明，将头保持装置M的部分称为头M，将头H作为具有可安装于头M的设备这种意思的名称，也可称为安装组件H、或安装装置H。基板输送/固定装置20省略详细构造的说明，但由沿与基板输送方向垂直的方向排列的两个输送机装置构成，各输送机装置具有一对输送带作为主要的构成要素。各输送机装置独立，可输送基板B。各输送机装置具有如下功能从上游侧的基板作业机械搬入基板B，在该零件安装机10的作业区域内的规定位置固定该基板B，并将安装了零件的基板B向下流侧的基板作业机械搬出。在该零件安装机10中因具有两个输送机装置，所以可以认为具有两个用于安装的工位。因此，例如，也能够在两个工位对相同的基板B交替执行安装作业，另外，也能够在每个工位对不同的基板B执行安装作业。对零件供给装置22省略详细构造的说明，零件供给装置22是所谓送料型的零件供给装置，能够使保持零件的带间歇移动，而在规定位置取出零件而进行供给。另外，本零件安装机10也可以代替送料型的零件供给装置22，或与送料型的零件供给装置22 —起，而配置所谓托盘(tray)型的零件供给装置。头保持装置M是保持后面说明的各种头H的装置，换言之，是安装有头H的装置。以用于头H的保持/脱离的机构为主，具有使保持的头H升降或旋转的机构。该头保持装置M的详细的构造如后所述。另外，图中所示的头保持装置M外装有罩，保持零件保持头即后述的分度型嘴头作为头H。使头保持装置M在作业区域内移动的移动装置沈是图2所示的装置，是具备使头保持装置M沿与基板输送方向垂直且水平的方向(下面，有时称为“X方向”)移动的X方向移动机构30、及沿基板输送方向(下面，有时称为“Y方向”)移动的Y方向移动机构32的XY型移动装置。X方向移动机构30形成为具有固定于梁18上的两条X导轨34、可沿该X导轨34滑动的X滑块36、及具有发电机、滚珠丝杠机构等并驱动该X滑块36的X驱动装置38的直线型移动机构。Y方向移动机构32同时参照剖面图即图3进行说明，形成为具有固定支承于X滑块36的支承板40、由该支承板40支承的两条Y导轨42、可沿该Y导轨42滑动的Y滑块44、及具有电动机、滚珠丝杠机构等并驱动该Y滑块44的Y驱动装置46的直线型移动机构。头保持装置M固定于Y滑块44。附带说明，本零件安装机10中，头保持装置M在基板输送方向即Y方向上的移动范围较小，在X方向上的移动范围较大。另外，参照图1可知，本零件安装机10具有用于检测由零件保持头保持的零件的保持位置/姿势的摄像装置即零件相机50，该零件相机50配置于基架16上的基板输送/固定装置20和零件供给装置22之间的位置。另外，在基架16上，在零件供给装置22的附近设置有作为用于收容头H的头配置装置的头储料器52。该头储料器52如后所述。另外，本零件安装机10在基架16的内部具备用于进行自身的控制的作为控制装置的控制器54，在上部罩之上设置有作为与该控制器M对应的输入输出装置的操作面板56。〈头保持装置的构造〉图4表示头保持装置M的立体图。在该图中，头移动装置M为卸下罩的状态，作为头H，安装有后边说明的分度型嘴头60。换言之，头保持装置M保持嘴头60。该嘴头60具有利用负压吸附保持零件的十二个吸附嘴62、及与它们对应的十二个杆64，构成为通过各杆64的作用将对应的一个吸附嘴62保持的零件安装于基板B的表面。关于该构成如后所述。另外，在下面的说明中，作为头，无论安装有哪种头，都称为头H。同时参照图5的剖面图，说明头保持装置M的构造，该头保持装置M具有由安装于Y滑块44的背板70、从该背板70向面前侧突出的基台72构成的基体，该头保持装置M构成为包含在下端部保持头H的保持轴体74、作为通过使该保持轴体74沿上下方向(下面，有时称为“Z方向”)移动而使头H上下移动的头移动机构的头升降机构76、使保持轴体74绕轴线旋转的头旋转机构78、用于通过负压使保持轴体74吸附头H的头吸附机构80。基台72具有固定于背板70而大致形成板状的基板部82、用于保持保持轴体74的保持筒部84。保持轴体74构成为包含形成管状的外筒86、在该外筒86的内部由轴承可旋转地支承并且下端部从外筒86延伸出来的管状的内筒88、固定地附设于该内筒88的下端的圆板状的保持板90。头H在该保持板90上被吸附保持于保持轴体74。S卩，保持板90的下表面作为头保持装置M的单一保持部发挥功能。在外筒86上，在上端侧的部分形成有花键槽92，该外筒86利用滚珠花键机构，以不能旋转且能在上下方向(Z方向)移动的方式保持于基台72的保持筒部84。在保持筒部84的内部的下端部可旋转地保持有具有凸缘部94的旋转筒96，保持轴体74贯通该旋转筒96。在保持轴体74的外筒86的外周面形成有螺纹槽98，旋转筒96作为保持轴承滚珠的轴承螺母发挥功能，所述外筒86和旋转筒96通过滚珠丝杠机构相互嵌合。在基台72上附设有电动机即头升降电动机100，在该电动机100的电机轴上安装有齿轮102。在旋转筒96的凸缘部94的外周形成有与该齿轮102啮合的齿轮齿，通过头升降电动机100使旋转筒96旋转，由此使保持轴体74升降。S卩，由这些头升降电动机100、齿轮102、旋转筒96、滚珠丝杠机构等构成使头H升降的头升降机构76。
在保持轴体74的下端部固定地附设有支承板104。在该支承板104上支承有电动机即头旋转电动机106。另一方面，在保持轴体74的内筒88的下端部，在保持板90的上方固定地外嵌有较大直径的大齿轮108。该大齿轮108与安装于头旋转电动机106的电动机轴的齿轮110啮合，通过头旋转电动机106的旋转，使内筒88及保持板90旋转。S卩，由这些头旋转电动机106、大齿轮108、齿轮110等构成使头H旋转的头旋转机构78。另外，支承板104、大齿轮108等在图4中由罩112盖住。在保持轴体74的内筒88的内部配置有空气给排管114。空气给排管114为其内部为正压及负压的空气的通路，与设置于保持轴体74的上部的阀组件116连接。阀组件116包含电磁阀而构成，通过正压用连接器118、负压用连接器120与省略图示的正压源、负压源连接。通过电磁阀的切换，经由空气给排管114的内部的通路，向头H有选择地供给正压空气、负压空气。另外，所谓“供给负压空气”的意思是抽吸空气。保持轴体74的内筒88的内部且空气给排管114的外部为负压空气的通路。该通路也与阀组件116连接，通过电磁阀的动作，向该通路供给负压空气。后面说明，在利用正压空气和负压空气中的至少一方的作用发挥功能的头H的情况下，在头H的上表面安装有垫片122，在安装有头H的情况下，空气给排管114的内外的通路禁止相互间的空气流通。头H通过在上表面吸附于保持板90，而被保持于保持轴体74。在保持板90的下表面安装有橡胶制的密封环124，经由空气给排管114的外部的通路向保持板90的下表面和头H的上表面之间由密封环IM划分的空间供给负压，从而头H被吸附在保持板90上。即，构成如下的头吸附机构80 包含空气给排管114的外部的通路、阀组件116、密封环IM等，使头H吸附于保持轴体74。另外，在保持板90上设置有从上述通路分支而在下表面开口的旁路126，以即使由垫片122闭锁上述通路的端部也可向上述空间供给负压的空气。如先前所说明，图4所示的头保持装置M保持分度型嘴头60。在该头60中，为了有选择地使十二个吸附嘴62中的一个发挥功能，S卩，作为用于仅将一个吸附嘴62吸附保持的零件安装于基板B的机构，头保持装置M具备嘴选择机构130。若详细地说明，头保持装置M具有可旋转地保持于基台72的旋转环132、固定于该旋转环132且从该旋转环132下垂的钩134、用于使旋转环132旋转的环旋转电动机136。钩134形成为只挂住十二个杆64中的一个杆的宽度，利用环旋转电动机136的旋转使旋转环132旋转，以使钩134位于与要使零件吸附/脱离的吸附嘴62(下面，有时称为“对象嘴62”)对应的杆64的位置。在该状态下，利用头升降机构76使头60下降，从而使一个杆64挂住钩134。杆64作为杠杆发挥作用，通过再使头60下降，能够使对象嘴62下降与头60的下降相比更大的距离。艮口，头保持装置M具有这种嘴选择机构130。省略详细说明，但头60形成为通过杆64的动作而解除向对应的吸附嘴62供给的负压的构造，只有保持于由嘴选择机构130选择的对象嘴62上的零件被安装在基板B上。另外，钩134的卡定有杆64的卡定面形成为倾斜面，通过调整旋转环132的旋转位置，而在头60下降到任意高度的时刻安装零件。〈可保持的头〉图6表示可安装在零件安装机10的几个头H。图6所示的是用于执行零件安装机10进行的主要作业的作业头。图6(a)是零件保持头的一种，是先前说明的分度型嘴头60。该头60如前所述，利用负压的供给、及该供给的解除，而在十二个吸附嘴62的每一个上吸附保持零件，依次使该被保持的零件一个一个脱离，由此能够安装于基板B的表面。向吸附嘴62的负压的供给经由设置于被保持面即上表面的中心的空气用口 140来进行。另外，在上表面以环绕口 140的方式嵌有前述的垫片122。杆64等的功能因在前面已说明，在此省略说明。图6(b)所示的是零件保持头的一种即单一型嘴头150。在该头150上具有单一的吸附嘴152，是能仅吸附保持一个较大型的零件的头。与前面的分度型嘴头60—样，在上表面设置有向吸附嘴152供给负压的口 140，也设置有垫片122。图6(c)所示的不是用于保持零件的头，而是用于在零件的安装之前在它们的安装部位涂布粘接剂的分配头154。该头IM具有在内部收容粘接剂的注射器156，利用所供给的正压的空气的作用，从注射器156前端喷出粘接剂。另外，与嘴头60、150 —样，正压的空气经由设置于上表面的口 140供给。除图6所示的作业头外，在本零件安装机10中可安装图7所示的检测头。检测头是摄像头或传感头等，所述摄像头在零件安装、粘接剂涂布前对附于基板B的表面的基板基准标识、在基板B的表面进行粘接剂涂布或零件安装的部位进行摄像，或对在零件安装之后安装的零件进行拍摄，所述传感头用于检测基板B或安装的零件的Z方向的位置(高度)。具体而言，图7(a)所示的是具备视场较窄的相机的摄像头，可以称为窄视场摄像头160。该摄像头160具有的相机即窄视场相机162是单焦点的单色CCD相机。该摄像头160具有作为光源的环型闪光灯164，从该闪光灯164大致向下方照射红光。该摄像头160主要进行基板基准标识的摄像。摄像头160内置有蓄电池166作为用于使相机162、闪光灯164工作的电源。另外，为了实现利用电磁感应的原理等的非接触供电，还内置有受电器168，蓄电池166经由该受电器168进行充电。摄像头160还内置有进行相机162、闪光灯164的动作控制的控制电路170。通过控制电路170进行的控制在进行该零件安装机10整体的控制的控制器M的控制下进行，另外，由相机162摄像的图像数据由控制器M处理。因此，为了实现控制器54和控制电路170之间的无线收发，具有收发器172及天线174。图7(b)所示的是具备视场较宽的相机的摄像头，可以称为宽视场摄像头180。该摄像头180具有的相机即宽视场相机182为单焦点的彩色CCD相机。该摄像头180也与前面的窄视场摄像头160 —样，具有作为光源的环型闪光灯184，但从该闪光灯向下方照射白色光。该摄像头180具有的相机182与前面的窄视场相机162相比，分辨率高，即CCD象素密度高。该摄像头180主要进行安装有要求基板B的表面上的安装精度的零件的部位的摄像、安装于基板B后的零件的摄像等。另外，该摄像头180与窄视场摄像头160 —样，内置有蓄电池166、受电器168、控制电路170、收发器172，并具有天线174。图7 (c)所示的是在相机的角度方面与上述两种摄像头160、180不同的摄像头，可以称为异角度摄像头190。该摄像头190具有的相机即角度相机192是光轴直角弯曲的相机，可进行水平方向的摄像。该摄像头190没有光源。另外，与上述两个摄像头160、180 —样，内置有用于控制相机192的动作的控制电路170、收发器172，且具有天线174，但与上述的两种摄像头160、180不同，没有蓄电池、受电器。在该摄像头190中，向相机192、控制电路170的供电经由设置于上表面而作为连接器发挥功能的受电端子194进行。图示省略，但在头保持装置M上配置有电源供给线，该电源供给线与在构成保持轴体74的保持板90的下表面设置的送电端子连接。该摄像头190在被保持于头保持装置M的状态下，其送电端子和受电端子194接触，成为可供电的状态。图7(d)所示的不是用于对对象物的像进行摄像的头，而是用于检测对象物的高度(水平)的检测头，可以称为高度检测头200。该头200具有相对于对象物向斜下方照射光束的光束照射部202、对对象物的表面上的该光束的照射点进行摄像的光束照射点摄像部204，在使用该头200的情况下，省略详细的说明，但基于由摄像部204获得的图像的照射点的位置，可检测该照射点和该摄像头之间的距离，即对象物的上表面的高度位置(水平)。该摄像头200也与窄视场摄像头160、宽视场摄像头180 —样，内置有蓄电池166、受电器168、控制电路170、收发器172，并具有天线174。上述的作业头、检测头由头保持装置M有选择地保持一个头，在1次安装作业中，依次交换多个头H而使用。在本零件安装机10中，具体而言，分别使用单一型嘴头150、分度型嘴头60、分配头巧4三种作为作业头，分别使用窄视场摄像头160、宽视场摄像头180、高度检测头200三种作为检测头，这些多个头H收容于前述的头储料器52中。如图1所示，头储料器52由第一配置器210、第二配置器212两个配置台构成。如图8所示，在第一配置器210上，从右依次并列配置有上述三种作业头，即单一型嘴头150、分度型嘴头60、分配头154。第一配置器210由基座板214、直立设置于该基座板214的背板216、以从该背板216向前方延伸的方式固定于该背板216的三个台板218构成。在三个台板218的每一个上设置有周缘形成为台阶且大体上形成圆形的带台阶的缺口，对应的头H以载置于所述缺口的周缘的方式收容在该缺口。即，三个头H分别配置于设定的位置。另外，将三个台板218的高度调整为这些三个头150、60、巧4的上表面的高度位置为彼此相同的位置。如图9所示，在第二配置器212上，从右依次并列配置有上述三个检测头，即窄视场摄像头160、宽视场摄像头180、高度检测头200。第二配置器212由基座板214、背板216、以从该背板向前方延伸的方式固定于该背板216的台板220构成。在台板220上设置有周缘形成为台阶且大体上形成圆形的三个带台阶的缺口，三个头H的每一个分别以载置于这些周缘的方式收容于对应的缺口内。即，三个头H分别配置于设定的位置。三个头H在收容的状态下，以上表面的高度为相同的高度的方式配置。第二配置器212具有固定于背板216背侧的三个供电器222。这三个供电器222分别用于实现针对对应的头H的非接触供电，各头H具有的蓄电池166在各头H配置于该第二配置器212的状态下，经由各头H具有的受电器168充电。另外，第二配置器212的基座板214的上表面上，在配置有窄视场摄像头160、宽视场摄像头180的状态下容纳于它们具有的相机162、182的视场内的位置附有基准标识224。该基准标识2 在这两个头160、180分别保持于头保持装置M的时刻，由这两个头160、180具有的相机162、182进行摄像。以该摄像获得的数据为基础，控制器M把握各相机162、182的光轴相对于头保装置M的位置偏差。详细地说，可检测与该轴线相对于头保持装置M具有的保持轴体74的轴线呈直角的方向的位置偏差。基座板214的上表面上，还在配置有高度检测头200的位置的下方附设有基准块226。在头保持装置M保持高度检测头200的时刻，从光束照射部202向基准块226的上表面照射光束，由照射点摄像部204对该块226的上表面上的光束的照射点进行摄像。控制器M可把握高度检测头200相对于头保持装置M的高度方向上的位置偏差，即高度检测头200的基准高度位置的偏差。这样，在本零件安装机10中，在头保持装置M保持头H的时刻且在保持的位置上，先把握相机的光轴的偏差、高度传感器的基准高度位置的偏差，从而可迅速进行关于检测头H的校准。将配置于头储料器52的一个头H安装于头保持装置M的情况下，首先，利用移动装置26使头保持装置M移动到该头H的正上方，即在头储料器52中对于该头H设定的位置。详细地说，使其移动到保持轴体74的轴线与该头H的中心轴线一致的位置。在该状态下，利用头升降机构76，使保持轴体74下降到保持板90的下表面与该头H的上表面相接的高度，如前面说明，向保持板90的下表面和头H的上表面之间供给负压，将头H保持于头保持装置对。相反，在卸下安装于头保持装置M的头H的情况下，首先，使头保持装置M移动到配置有该头H的台板218、220的缺口的正上方。在该状态下，利用头升降机构76使保持轴体74下降至头H载置于台板218、220的高度，解除向保持板90的下表面和头H的上表面之间供给的负压，解除头保持装置M对头H的保持。另外，将安装于头保持装置M的头H与其它的头H进行交换的情况下，依次进行前面说明的头H的拆卸和安装即可。<基于零件安装机的作业的流程>下面，以用于制作图10所示的示意的电气电路的零件安装为例，说明基于零件安装机10的作业的流程。关于电气电路，在基板B上安装有两个大型零件Pl及几个小型零件P2，在这些大型零件P2的各自上重叠堆叠零件P3而制作。附带说明，在基板B上，在对角的位置附有两个基板基准标识M。作业分成几个步骤，在每个步骤中安装于头保持装置M的头H有所不同。图11的表表示各步骤、和在各步骤之前进行的头H的交换方式。下面的说明按照该表进行。另外，关于零件的安装动作，因是一般性的动作，省略详细的说明。在最初的工序即步骤1 (下面，简称为“Si”。其它步骤也一样)，由基板输送/固定装置20从上游侧的基板作业机械搬入基板B，将该被搬入的基板B固定于规定的位置。与该步骤并行，通过移动装置26使头保持装置M向头储料器52的上方移动，在头保持装置M上安装有窄视场摄像头160。附带说明，图12表示头保持装置M保持窄视场摄像头160的状态。在S2中，使头保持装置M移动，以使窄视场摄像头160位于被固定的基板B上附带的基板基准标识M各自的上方的位置，对该各个基板基准标识M进行摄像。以该摄像数据为基础，利用控制器M把握基板的固定位置的偏差、姿势的偏差。在下面的步骤中考虑这些偏差进行作业。接着，窄视场摄像头160与宽视场摄像头180交换。在接下来的S3中，由宽视场摄像头180对基板B的表面的安装有大型零件Pl的部位进行摄像。从图10可知，大型零件Pl具有大量引脚，必须在基板B的各个焊盘正确地载置这些引脚的每一个，因此要求高的安装精度。因此，对基板B表面的上述部位进行摄像，基于该摄像的数据，正确地把握焊盘的位置。接着，宽视场摄像头180与分配头IM交换。利用粘接剂将大型零件Pl安装于基板B，因此，在S4中，在安装有大型零件Pl的部位，通过分配头IM涂布粘接剂。接着，分配头154与单一型嘴头150交换。单一型嘴头150是适于保持大型零件的头，因此，在S5的大型零件Pl的安装中使用单一型嘴头150。具体而言，通过该头150保持从零件供给装置22供给的大型零件P1，在该被保持的状态下，通过零件相机50从下方对该大型零件Pl进行摄像，基于该摄像的数据，由控制器M把握由该头150保持的大型零件Pl的保持位置、保持姿势的偏差。基于这些偏差及在前面把握的焊盘的位置，大型零件Pl通过粘接剂被安装于基板B上。另外，由于存在两个大型零件P1，所以在S5中进行两次安装动作。接着，单一型嘴头150与高度检测头200交换。堆叠零件P3重叠于大型零件Pl上，因此，在S6中，通过高度检测头200检测被安装的大型零件Pl的各自的上表面的高度位置。接着，高度检测头200再与分配头巧4交换。堆叠零件P3向大型零件Pl上的安装也通过粘接剂进行，因此在S7中由分配头IM在大型零件Pl的上表面的堆叠零件P3的安装部位涂布粘接剂。接着，分配头IM与分度型嘴头60交换。在接下来的S8中，由该头60将小型零件P2安装于基板B的表面。具体而言，由该头60保持多个从零件供给装置22供给的小型零件P2，在该保持的状态下，由零件相机50从下方对这些多个小型零件P2 —次性进行摄像，基于该摄像的数据，由控制器M把握由该头60保持的小型零件P2的各自的保持位置、保持姿势的偏差。考虑这些偏差而进行小型零件P2的安装。附带说明，小型零件P2通过已经印刷于基板B的表面的膏状焊料而安装。在接下来的S9中，由该头60将堆叠零件P3安装于基板B的表面。具体而言，由该头60保持两个从零件供给装置22供给的堆叠零件P3，在该被保持的状态下由零件相机50从下方对这两个堆叠零件P3 —次性进行摄像，基于该摄像的数据，由控制器M把握由该头60保持的堆叠零件P3的各自的保持位置、保持姿势的偏差。基于这些偏差及前面检测的大型零件Pl的上表面的高度，堆叠零件P3通过粘接剂被安装于大型零件Pl的上表面。接着，分度型嘴头60与宽视场摄像头180交换。由于希望几个零件P1、P2、P3(下面，有时称为“零件P”)的安装位置特别正确，所以在S 10中由宽视场摄像头180对这几个零件P进行摄像。基于该摄像的数据，由控制器M进行这几个零件P的安装位置的检查。具体而言，确认位置偏差、姿势偏差处于容许范围的情况、这几个零件P不是零件的情况等。SlO之后，卸下安装于头保持装置M的宽视场摄像头180。与该头180的拆卸并行地，在S 11中由基板输送/固定装置22解除安装有零件P的基板B的固定，并从该零件安装机10搬出该基板B。上述安装作业为一例，但如上所述，通过交换各种作业头、各种检测头而进行作业，本零件安装机10能够简便地进行包含各种要素作业的安装作业。另一方面，本零件安装机10为通用性高的基板作业机械。[变形例]在前面的零件安装机10中，作为检测头H可安装窄视场摄像头160、宽视场摄像头180、高度检测头200三种而构成。也可以代替这三种检测头H中的任一种，或除了这三种检测头H以外，能安装前面的异角度摄像头190而构成。在前面的零件安装机10中，在头保持装置对上没有设置固定附设的摄像装置，但也可以附设这种摄像装置。图13表示在头保持装置M上与摄像头H分体地通过托架固定有以相机为主要构成要素的摄像装置230的状态。该摄像装置230具有与前面说明的窄视场摄像头160 —样的功能。即，摄像装置230具有分辨率、视场、摄像方向与前面说明的窄视场相机162相同的单焦点相机，具有与窄视场摄像头160具有的光源一样的光源。图13中，在头保持装置M上可交换地安装有宽视场摄像头180。这样，在包含固定的摄像装置230、可交换地安装的摄像头H而构成的基板作业机械中，虽然头保持装置M的轴线(保持轴体74的轴线)和摄像装置230的光轴相互转移，但可以减少摄像头H的交换次数，从而可进行快速的作业。另外，在上述头保持装置M的轴线和摄像装置230的光轴相互转移的情况下，若要在与头H的作业区域相同的区域使摄像装置230移动，则如现有的基板作业机械那样，必须使头保持装置M额外地移动与该转移的量(转移量L)对应的量。S卩，移动装置沈以该转移的量L大型化，必须将头保持装置M的移动范围增大转移量L的倍数。根据该观点，优选不设置上述摄像装置230，可取而代之，安装具有与该摄像装置230 —样的功能的检测头H而构成。工业实用性本发明在零件安装机等实施对电路基板的作业的基板作业机械中，可为了提高它们的实用性而使用。
权利要求
1.一种基板作业机械，对电路基板进行作业，也就是对基板进行作业，具备多个头，包含一个以上的作业头和一个以上的检测头；头保持装置，能够将这些多个头中的一个头保持在该头保持装置自身具有的保持部；移动装置，使该头保持装置移动；头配置装置，配置有所述多个头中的每一个头；控制装置，进行该基板作业机械的控制，所述控制装置具有头安装控制部，该头安装控制部通过控制所述移动装置及所述头保持装置，使所述头保持装置向针对所述头配置装置设定的设定位置移动，使所述多个头中的任一个头保持于所述头保持装置。
2.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的作业头包含对安装于所述电路基板的零件进行保持的零件保持头。
3.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头包含分别以相机为主要构成要素的一个以上的摄像头。
4.如权利要求3所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头包含多个摄像头作为所述一个以上的摄像头。
5.如权利要求4所述的基板作业机械，其中，所述多个摄像头各自具备的相机在分辨率、视场、摄像方向中的某一方面相互不同。
6.如权利要求4所述的基板作业机械，其中，所述多个摄像头各自具有光源，所述各自所具有的光源在照射光的波长分布上相互不同。
7.如权利要求3所述的基板作业机械，其中，对于所述一个以上的摄像头中的至少一个摄像头，在将该至少一个摄像头配置于所述头配置装置的状态下纳入该至少一个摄像头具有的相机的视场内的位置，设置有用于把握该相机的光轴相对于所述头保持装置的位置偏差的基准标识。
8.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头具有可发送由该检测头获得的检测数据的发送器。
9.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头构成为，在该至少一个检测头自身被保持于所述头保持装置的状态下，从该头保持装置接收用于使该至少一个检测头自身动作的电力。
10.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述一个以上的检测头中的至少一个检测头构成为，具有用于使该至少一个检测头自身动作的蓄电池，且在该至少一个检测头自身配置于所述头配置装置的状态下对该蓄电池充电。
11.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，所述移动装置使所述头保持装置在沿着与电路基板平行的一直线的方向上移动或沿一平面移动。
12.如权利要求11所述的基板作业机械，其中，所述头保持装置具有使所述多个头中的所述头保持装置自身保持的头沿与电路基板垂直的方向移动的头移动机构。
13.如权利要求11所述的基板作业机械，其中，所述头保持装置具有使所述多个头中的所述头保持装置自身保持的头绕与电路基板垂直的一轴线旋转的头旋转机构。
14.如权利要求1所述的基板作业机械，其中，该基板作业机械在所述一个以上的检测头之外还另行具备摄像装置，该摄像装置附加设置于所述头保持装置而可对所述电路基板的表面进行摄像。
15.如权利要求14所述的基板作业机械，其中，所述摄像装置包含固定焦点的相机而构成。
全文摘要
本发明提供一种实用性高的基板作业机械。该基板作业机械(10)具备头(H)、头保持装置(24)、使头保持装置移动的移动装置(26)，其中，作为头，在储料器(52)中不仅配置作业头，还配置摄像头等检测头，头保持装置可在保持部有选择性地保持所述头中的一个头。明确地说，检测头以与作业头自动交换的方式构成。检测头可在与作业头相同的位置安装于头保持装置，由此即使没有额外地扩大移动装置具有的头保持装置的可动范围，也能够使检测头在作业头具有的作业区域移动，实现紧凑的基板作业机械。
文档编号H05K13/04GK102573439SQ20111042440
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月16日 优先权日2010年12月17日
发明者中岛干雄, 天野雅史, 山阴勇介, 星川和美, 栗生浩之 申请人:富士机械制造株式会社