(57)【要約】【課題】本発明は、肉眼では判別できない程の小さな部品を正確に保持し、容易に部品の交換作業が行える部品交換装置を提供すること。【解決手段】基板取付台と、先端に部品を保持する保持具を移動可能に備え、保持具を移動させて部品を搬送する部品搬送手段と、基板取付台上の基板表面と保持具先端に保持された部品の画像をともに撮影し合成する撮影装置と、撮影装置の画像を表示する表示装置とを備えた部品交換装置において、透明部材上に載置した部品を撮影装置に撮影させる部品載置具を保持具と撮影装置の間に着脱自在に備えて部品交換装置を構成した。これにより、部品を撮影装置で撮影でき、部品と保持具の画面を見ながら保持具の先端と部品とを位置合わせし、容易、かつ確実に微小な部品を保持具に保持させることができる。【選択図】  図１
2004228131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を固定する基板取付台と、
先端に部品を保持する保持具を移動可能に備え、前記保持具を移動させて前記部品を搬送する部品搬送手段と、
前記基板取付台と前記部品搬送手段の間に設けられ、前記基板取付台上の基板表面と前記保持具先端に保持された前記部品の画像をともに撮影し合成する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した画像を表示する表示装置とを備えた部品交換装置において、
透明部材を有し、該透明部材上に載置した前記部品を前記撮影装置に撮影させる部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に着脱自在に備えたことを特徴とした部品交換装置。
【請求項２】
前記部品載置具は、該部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に配置すると、前記透明部材上に前記保持具先端の移動ラインと交差する位置を示す目印を備えたことを特徴とした請求項１に記載の部品交換装置。
【請求項３】
前記部品載置具は、前記搬送ラインの側方に回動自在に設けられ、所定位置に回動させて固定すると前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の部品交換装置。
【請求項４】
前記部品載置具は、前記透明部材の周囲に脚部を備え、該脚部で前記撮影装置上に載置することにより前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の部品交換装置。
【請求項５】
前記部品載置具は、前記部品を前記透明部材上で任意の位置に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上から所定の部品を取り除き、また新たな部品を基板に取り付ける部品交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、特に携帯電話機等では、ほとんどの電子部品を１、２枚程度の基板上に搭載し、このような基板を筐体内に組み込み、その他の液晶画面等と接続させながら製品として組み立てるようにしている。かかる基板は、製品として取り付けられる前に不良がないか検査装置により全品検査している。そして検査で不具合、例えばある部品自体が不良品であったり、はんだ付け箇所にブリッジ等が発見されて不良とされた場合などでは、それを理由に基板全体を廃棄するのは高価な部品がすでに多数搭載されていることから不経済であるため、不良部品のみを基板から取り除き、取り除いた後に新たな部品を付けていた。
【０００３】
基板における不良部品の交換は、一般に部品交換装置と呼ばれる装置を用いて行っている。部品交換装置は、部品を接続しているはんだを熱で溶融させる加熱装置と、部品をバキューム等で吸着し移動させる部品搬送装置と、基板を適宜移動させる移動台と、移動台上の基板表面と部品保持装置に保持された部品とを写し出す撮影機構等を備え、まず不良部品と基板との間のはんだを加熱装置によって溶融し、はんだが溶融されたらかかる部品を部品搬送装置で保持させて基板から取り除き、はんだ接合部を整えた後、部品搬送装置に新たな部品を保持させ、撮影装置で撮影された基板表面と保持された部品との位置関係を表示装置で見ながら両者間の位置決めを行い、新たな部品を基板上に移動させ取り付けていた。
（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−７３１８８号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら昨今は、肉眼ではっきり外形が判別できない程非常に小さい部品が基板上に多数組み付けられるようになってきている。従来は部品を交換する場合、新たな部品を直接あるいはピンセット等を用いて部品保持装置の保持具先端に持って行き保持させていたが、部品の大きさが微小になったためピンセットなどを用いても部品を持って保持具の先端に保持させることが困難になっている。
【０００６】
殊に、１ｍｍ平方以下の部品の底部に複数のはんだバンプを備えた部品などの場合は、はんだバンプの位置を考慮して部品を所定の方向に正確に向かせて保持具先端に取り付けることは非常に困難であった。
【０００７】
本発明は、肉眼では判別できない程の小さな部品を正確に保持し、基板上での部品の交換作業が容易に行える部品交換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板を固定する基板取付台と、先端に部品を保持する保持具を移動可能に備え、前記保持具を移動させて前記部品を搬送する部品搬送手段と、前記基板取付台と前記部品搬送手段の間に設けられ、前記基板取付台上の基板表面と前記保持具先端に保持された前記部品の画像をともに撮影し合成する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した画像を表示する表示装置とを備えた部品交換装置において、透明部材を有し、該透明部材上に載置した前記部品を前記撮影装置に撮影させる部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に着脱自在に備えて部品交換装置を構成した。
【０００９】
これにより、部品を撮影装置で撮影でき、部品と保持具の画面を見ながら保持具の先端と部品とを位置合わせし、容易、かつ確実に微小な部品を保持具に保持させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、該部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に配置すると、前記透明部材上に前記保持具先端の移動ラインと交差する位置を示す目印を備えたことを特徴とした。
【００１１】
これにより、部品を部品載置具の目印の位置に配置すると、部品は保持具先端の移動ライン上に載置されるので、そのまま保持具を移動させて部品を保持することができ、微小な部品を容易、かつ確実に保持具に固定させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、前記搬送ラインの側方に回動自在に設けられ、所定位置に回動させて固定すると前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成した。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、前記透明部材の周囲に脚部を備え、該脚部で前記撮影装置上に載置することにより前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成した。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、前記部品を前記透明部材上で任意の位置に移動させる移動手段を備えて構成した。
【００１５】
これにより、移動手段を用いて部品載置具上で部品を任意に移動でき、部品と保持具との位置合わせを容易に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる部品交換装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
部品交換装置２は、図１、図２、図３に示すように台座部４と、台座部４に対して前後方向に移動する移動台６と、台座部４の左右両側に立ち上げられた一対の側壁８と、側壁８間に渡されたガイド２４と、ガイド２４に沿って左右方向に移動可能な部品搬送手段としての搬送本体１０と、搬送体本１０に対して上下方向に移動可能に設けられたノズル支持体１２と、ノズル支持体１２と台座部４の間に前後方向に突出後退可能に設けられた撮影装置１４と、撮影装置１４で撮影された画面を表示する表示装置１６と、部品載置具３等から構成されている。
【００１８】
台座部４は、各種メータやスイッチ類が設けられ、上面には加熱器１８を備えている。加熱器１は、移動台６に取り付けられた基板を加熱し、基板上のはんだの温度を上昇させる。移動台６は、固定する基板の大きさに応じて取付幅が変更される固定具２０を有し、ダイヤル２２の操作により台座部４に対してレール２３上を前後方向に移動可能となっている。
【００１９】
搬送本体１０は、基体部１１がガイド２４に摺動自在に取り付けられ、ガイド２４に沿って左右方向に移動可能となっており、この基体部１１にノズル支持体１２が上下動自在に、また撮影装置１４が前後方向に突出後退可能に設けられている。
【００２０】
ノズル支持体１２には、保持具としてのノズル１３が下方に向けて着脱可能に固定してあり、ノズル１３を交換することによりノズル１３のパイプ径を変更可能となっている。ノズル１３は中空の金属製パイプであり、ホースを介して吸引ポンプ（図示せず。）に接続してあり、吸引空気の負圧で部品をノズル１３の先端に脱着可能に保持する。また、ノズル１３の両側にはノズル１３に固定された部品に向けて熱風を噴出する熱風用パイプ（図示せず。）が設けてあり、熱風用パイプからの熱風により、所望の部品を加熱し部品に付着しているはんだを溶融させる。熱風による加熱を有効にするためノズル１３の周囲には四角錘状の覆いが設けられている。
【００２１】
撮影装置１４は、基体部１１に前後方向に突出後退可能に設けられ、先端にプリズム及び調光自在な照明具（図示せず。）を備え、プリズムの後方にＣＣＤなどからなるカメラ（図示せず。）を有している。撮影装置１４が基体部１１から前方に突出すると、プリズムはノズル１３の直下に位置する。
【００２２】
プリズムには４５°の角度でハーフミラーが形成してあり、ノズル１３側の画像はハーフミラーで反射してカメラに入射され、基板側の画像はハーフミラーで前方に反射した後プリズムの前方に設けられたミラーで再度反射しハーフミラーを通過してカメラに入射する。したがって、ノズル１３側の合焦位置は基板側の合焦位置より遠くなっている。尚、プリズムにおける反射状態はこれに限るものではない。カメラは自動焦点であるが、通常基板表面に焦点を合わせてある。
【００２３】
部品載置具３は、図４に示すように中央に透明部材としてのガラス５がはめ込まれており、基体部１１に回動自在に設けられている。部品載置具３の取付位置はノズル１３側のカメラの合焦位置と同一の高さであり、ガラス５には十字の目印７が表面に形成されている。
【００２４】
この部品載置具３は、通常ノズル支持体１２と干渉しないように側方に回動させてある。そしてノズル支持体１２を上方に引き上げて、ノズル支持体１２下方に回動させると、所定の位置で固定され、かつ目印７の交点がノズル１３の先端の移動ライン、すなわち部品の搬送ラインに交差する位置に配置される。
【００２５】
次に、部品交換装置２の作用について説明する。
【００２６】
まず検査の結果不良と判定された基板５０を移動台６に取り付ける。検査では、基板５０上のどの部品が不良であるか判定されるので、その結果から不具合が発生した部品をノズル１３の直下に位置するように表示装置１６の画面を見ながら適宜移動させる。そして加熱装置１８による加熱で、基板５０のはんだを加熱し、ノズル１３をかかる部品の上に載せ熱風で更に加熱し、また吸引空気で部品を吸着して基板５０から引き上げ、基板５０から取り除く。その後必要なら基板５０の表面処理等を適宜行う。
【００２７】
次に、ノズル１３を上方に移動させ、部品載置具３を回動させてノズル１３の下方で固定する。そして底部が透明部材で構成された容器９に交換すべき部品を収容し、容器９を部品載置具３のガラス５上に載せる。部品載置具３は、カメラの合焦位置であるので容器９内の部品を表示装置１６に表示でき、その画像を確認しながら容器９を適宜移動させ、交換すべき部品を目印７と一致させる。その際必要があれば、部品の方向も所定の方向に整える。
【００２８】
部品と目印７とを一致できたらノズル１３を降下させ、ノズル１３の先端に部品を吸着させる。部品は目印７の位置、すなわちノズル１３の先端の移動ライン上に位置しているため確実にノズル１３の先端に合わせることができ、先端に吸着できる。このようにして部品をノズル１３に吸着できたら、ノズル１３を引き上げ、容器９と部品載置具３とをノズル１３の直下から移動させる。そして表示装置１６で再度確認し、部品の位置と基板５０の取り付け位置とを一致させ、撮影装置１４を後退させ、保持した部品を従来の交換方法と同様の方法で基板５０上の不良部品を取り除いた後に取り付ける。
【００２９】
したがって、部品交換装置２によれば、仮に肉眼では取り扱えないような微小な部品であっても、表示装置１６の画面で確認しながら部品載置具３により部品をノズル１３の移動ラインに配置でき、微小な部品をノズル１３に確実に吸着させ、基板５０上に固定することができる。
【００３０】
尚上記例では部品載置具３を基体部１１に回動自在に取り付けた回動式としたが、本発明はこれに限るものではなく、図５に示すようにテーブル状に形成したものであってもよい。この場合は、部品載置具１５を撮影装置１４の先端上面に載せて用いる。部品載置具１５は、撮影装置１４の先端上面に載せると、目印７がカメラ合焦位置に一致する高さに設定されるとともにノズル１３の先端の移動ライン上に位置する。このようにしても、部品載置具１５に容器９を載せることにより容器９内の部品を表示装置１６に映し出し、画像を見ながら部品を目印７に容易に一致させ、部品をノズル１３に確実に吸着固定させることができる。
【００３１】
また、上記例では目印７を部品載置具３等に形成したが、目印はなくともよい。この場合、ノズル１３を部品載置具３のガラス５に近づけ、部品載置具３上に置かれた部品とノズル１３の先端の映像を同時に映し出す。そして部品をガラス５上で移動させてノズル１３の先端と部品の位置とを表示装置１６の映像を見ながら一致させる。一致したならノズル１３を降下させて部品を吸着する。
【００３２】
このようにしても、部品をノズル１３に確実に吸着させることができる。
【００３３】
図６に、容器９の移動装置３２を備えた部品載置具３０を示す。この部品載置具３０は、中央部分にガラス５を有し、上記部品載置具３と同様に基体部１１に回動自在に取り付けられている。
【００３４】
移動手段３２は、容器９を摺動自在に狭持する狭持体３４を直交する方向にそれぞれ備え、双方の狭持体３４の交差部分に容器９を保持している。狭持体３４はそれぞれツマミ円板３６、及びギア機構３７等により矢印の方向に適宜回動する。
【００３５】
この部品載置具３０によれば、ツマミ円板３６を操作して狭持体３４を回動させ容器９を任意の位置に移動できる。ツマミ円板３６は、ギア機構３７を介して挟持体３４に連結しているので狭持体３４を微動させることができ、容器９内の部品を容易、かつ正確に目印７、あるいはノズル１３の先端に一致させることができる。
【００３６】
図７に保持具の他の例を示す。これは、エアーシリンダ４２で作動するチャック機構である。チャック機構４０は上部にエアーシリンダ４２を備え、エアーシリンダ４２には、負圧、あるいは加圧エアーが導入され、その空気圧によってピストン４３が下方に向けて作動する。ピストン４３の下方には、押し棒４４が外筒４５内に摺動自在に設けてあり、押し棒４４の下端はチャック４６に向けてある。チャック４６は開閉自在で、ばね機構（図示せず。）により閉鎖方向に付勢してあり、押し棒４４が押し込まれると図８に示すように先端が開放される。尚、押し棒４４の作用により閉鎖するようにチャック４６を構成してもよい。
【００３７】
このチャック機構４０によれば、基板５０上にある部品をチャック４６によって摘み、溶融はんだで付着している場合でも確実に部品を基板５０から取り外すことができる。
【００３８】
尚、目印７の形状は十字型に限るものではなく、他の形状でもよい。また、容器９を用いず部品を部品載置具３等の上に直接載せ、目印７や表示画面１６の画像からノズル１３等に部品を一致させるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明にかかる請求項１の部品交換装置によれば、基板を固定する基板取付台と、先端に部品を保持する保持具を移動可能に備え、前記保持具を移動させて前記部品を搬送する部品搬送手段と、前記基板取付台と前記部品搬送手段の間に設けられ、前記基板取付台上の基板表面と前記保持具先端に保持された前記部品の画像をともに撮影し合成する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した画像を表示する表示装置とを備えた部品交換装置において、透明部材を有し、該透明部材上に載置した前記部品を前記撮影装置に撮影させる部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に着脱自在に備えて部品交換装置を構成したので、部品を撮影装置で撮影でき、部品と保持具の画面を見ながら保持具の先端と部品とを位置合わせし、容易、かつ確実に微小な部品を保持具に保持させることができる。
【００４０】
請求項２に記載の部品交換装置によれば、請求項１に記載の部品交換装置において、前記部品載置具に、該部品載置具を前記保持具と前記撮影装置の間に配置すると、前記透明部材上に前記保持具先端の移動ラインと交差する位置を示す目印を備えたので、部品を部品載置具の目印の位置に配置すると、部品は保持具先端の移動ライン上に載置され、その状態で保持具を移動させて部品を保持することができ、微小な部品を容易、かつ確実に保持具に固定させることができる。
【００４１】
請求項３に記載の部品交換装置によれば、請求項１または２に記載の部品交換装置において、前記部品載置具を、前記搬送ラインの側方に回動自在に設け、所定位置に回動させて固定すると前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成したので、容易に部品を保持具に保持させることができる。
【００４２】
請求項４に記載の部品交換装置によれば、請求項１または２に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、前記透明部材の周囲に脚部を備え、該脚部で前記撮影装置上に載置することにより前記目印が前記搬送ラインと交差する位置を示すように構成したので、容易に部品を保持具に保持させることができる。
【００４３】
請求項５に記載の部品交換装置によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品交換装置において、前記部品載置具は、前記部品を前記透明部材上で任意の位置に移動させる移動手段を備えて構成したので、移動手段を用いて部品載置具上で部品を任意に移動でき、部品と保持具との位置合わせを容易、かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる部品交換装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる部品交換装置の一実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明にかかる部品交換装置の一実施形態を示す側面図である。
【図４】部品載置具を示す斜視図である。
【図５】部品載置具の他の例を示す斜視図である。
【図６】部品載置具の他の例を示す斜視図である。
【図７】保持具の他の例を示す断面図である。
【図８】保持具の他の例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
２  ；  部品交換装置
３  ；  部品載置具
４  ；  台座部
５  ；  ガラス
６  ；  移動台
７  ；  目印
８  ；  側壁
９  ；  容器
１０  ；搬送本体
１１  ；基体部
１２  ；ノズル支持体
１３  ；ノズル
１４  ；撮影装置
１５  ；部品載置具
１６  ；表示装置
１８  ；加熱器
２０  ；固定具
２２  ；ダイヤル
２３  ；レール
２４  ；ガイド
３０  ；部品載置具
３２  ；移動装置
３４  ；狭持体
３６  ；円板ツマミ
３７  ；ギア機構
４０  ；チャック機構
４２  ；エアーシリンダ
４３  ；ピストン
４４  ；押し棒
４５  ；外筒
４６  ；チャック
５０  ；基板
【図１】
2004228131.tif 000003
【図２】
2004228131.tif 000004
【図３】
2004228131.tif 000005
【図４】
2004228131.tif 000006
【図５】
2004228131.tif 000007
【図６】
2004228131.tif 000008
【図７】
2004228131.tif 000009
【図８】
2004228131.tif 000010