CN100377326C - 零件供给头装置、零件供给装置、零件安装装置、以及安装头部的移动方法 - Google Patents
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Abstract
在零件供给头装置(50、250)中,具备将具有可解除地保持零件(2)的保持部(52)、和使上述保持部以其轴心为旋转中心旋转的旋转装置的头部(51),作为升降动作以及翻转动作的对象物,设成与该对象物即上述头部独立构成,从而具备使上述头部升降的头升降装置(70)和使上述头部翻转的头翻转装置(60)。
Description
技术领域
本发明涉及在零件取出位置将排列在零件配置部上的零件以其向基板的安装侧表面保持,使上述保持着的零件移动到零件交接位置,同时使上述零件的上述安装侧表面翻转,在上述零件交接位置将上述零件交接给安装头部,从而能够进行由上述安装头部实现的向上述基板安装上述零件的零件供给头装置、以及具备上述零件供给头装置的零件供给装置、零件安装装置、以及安装头部的移动方法。
背景技术
以前,这种零件供给头装置已知有各种构造类型(例如,特开平11-102936号公报)。例如,有如图12所示那样的零件供给头装置501。
如图12所示,零件供给头装置501具备:在其前端具有保持零件的保持嘴502,从而将保持嘴502以其轴心为旋转中心可旋转(所谓的θ旋转)地保持的头部503;使保持嘴502围绕上述轴心进行θ旋转的θ旋转装置510;使该头部503旋转从而使上下方向翻转的头翻转装置520;使该头部503在沿着其轴心的方向上升降的头升降装置530。
如图12所示,头部503,具有在其前端固定有保持嘴502的滚珠丝杠轴部504、和与该滚珠丝杠轴部504螺旋配合的螺母部505。另外,θ旋转装置510,能够将驱动马达的旋转运动,利用凸轮和凸轮从动件转换为上下方向的往复运动而传递给螺母部505。通过螺母部505沿上下方向往复运动,从而滚柱丝杠轴部504围绕上述轴心旋转,从而使得保持嘴502的θ旋转成为可能。
另外,如图12所示,θ旋转装置510及头翻转装置520,均由头框架540支撑,另外,头部503,也被能够进行上述翻转地支撑在头框架540上。进而,头升降装置530,可通过使头框架540升降而使头部503升降。
另外,虽然在图12中未图示,但在零件供给头装置501上具备移动装置(图未示),该移动装置可使头部503在如下的两位置之间移动,所述的两位置是:由头部503自在零件供给装置中以可取出的方式排列有各个零件的零件配置部将零件取出的位置、及将上述所取出的零件交接给进行向零件安装装置中的基板上的零件安装的安装头的零件交接位置。该移动装置,被设成为通过使头部503、θ旋转装置510、头翻转装置520、头框架540、以及头升降装置530的每一个都一体地移动,从而进行头部503的上述移动的结构。
目前,在将多个零件安装在基板上而生产零件安装基板的零件安装中,强烈要求在为了提高上述零件安装基板的品质而谋求零件安装的精度的提高的同时,一并谋求削减其生产成本。这样,作为用于削减生产成本的一个方案,可以考虑谋求零件安装的高速化,并提高生产效率的方法。另一方面,还可以想到,如果这样谋求零件安装的高速化,则就有必要也谋求零件安装装置中的各构成部的动作速度的高速化,与此相伴,振动的发生就会增大,该振动的发生会给零件安装的精度带来很大影响,致使零件安装的精度降低。
作为不使零件安装的精度降低地实现该零件安装的高速化的一个方案,可以考虑如下方案,即,将作为零件供给头装置501中的由上述运动装置带动的头部503的移动的动作线的零件供给动作线(即从零件取出位置到零件交接位置的动作线),与作为安装头部的移动的动作线的零件安装动作线(即从零件交接位置到基板上的零件的安装位置的动作线)进行比较,从而使直接给零件安装动作带来影响的安装头部的上述零件安装动作线的距离缩短,同时抑制其动作速度以降低振动的发生,并且将很少直接给零件安装动作带来影响的头部503的上述零件供给动作线的距离加长,并同时谋求其动作速度的高速化,以谋求该移动所需要的时间的缩短。
为了使这样的方案能够实现,就必须使零件供给头装置501的头部503能够高速移动,并且至少能够进行向安装零件的基板上的附近(即,基板附近的安装头部与基板之间)的移动。
但是,在以前的构成中,在零件供给头装置501中,实际移动的构成部分,如头部503、θ旋转装置501、头翻转装置520、头框架540、以及头升降装置530的那样,并不是紧凑的结构,所以存在着难以实现上述方案的问题。
发明内容
因此,本发明在于解决上述问题,其目的在于提供一种零件供给头装置、以及具备上述零件供给头装置的零件供给装置、零件安装装置、以及安装头部的移动方法;其中所说的零件供给头装置,是在将由零件配置部供给的各个零件由头部保持移动,将上述所保持的零件交接给进行向基板的零件安装的安装头部,以进行上述各个零件的供给的零件供给头装置,且其能够通过谋求上述头部的上述移动的高速化以及紧凑化,从而实现零件安装的精度的提供以及生产性的提高。
为了达成上述目的,本发明按以下的方式构成。
根据本发明的第1方案,提供一种零件供给头装置,它是在零件取出位置,将排列在零件配置部上的零件以该零件的位于向基板上安装一侧的安装侧表面来保持,然后使上述被保持的零件移动到零件交接位置,同时将上述零件的上述安装侧表面翻转,在上述零件交接位置将上述零件交接给安装头部,并可进行由上述安装头部实现的向上述基板的上述零件的安装的零件供给头装置;其中具备:
具有可解除地保持上述零件的保持部和使上述保持部以其轴心为旋转中心旋转的旋转装置的头部;
具有在可沿着上述保持部的上述轴心的方向上升降地支撑上述头部的同时可导引上述升降的升降支撑导引部,并在沿和上述保持部的上述轴心大致正交的方向配置的翻转中心,经由上述升降支撑导引部使上述头部翻转,然后使上述保持部在沿着其上述轴心的方向上翻转的头翻转装置;
一边被上述升降支撑导引部导引,一边在沿着上述保持部的上述轴心的方向上使上述头部升降,从而使上述保持部升降的头升降装置;
支撑上述头升降装置以及上述头翻转装置的头支撑部;
在上述零件取出位置和上述零件交接位置之间,使上述头支撑部移动的头移动装置。
根据本发明的第2方案的零件供给头装置,如第1方案所述,其中,上述头升降装置具备:
具有作为偏心轴的被配置在和上述保持部的上述轴心大致正交的方向上的旋转中心,进行绕上述旋转中心的偏心的旋转运动的凸轮部;
使上述凸轮部绕上述旋转中心旋转运动的升降用驱动装置;
设在上述头部上,将上述凸轮部的上述偏心的旋转运动变换成在沿着上述保持部的上述轴心的方向上的上述升降的往复运动的凸轮从动部。
根据本发明的第3方案的零件供给头装置,如第2方案所述,其中,上述凸轮部,具备在上述偏心轴的周围连续地形成而将上述旋转运动传递给上述凸轮从动部的凸轮曲线部;
上述凸轮曲线部,具有和上述凸轮从动部触接的触接部、和连续地形成在上述触接部上的避开与上述凸轮从动部的上述触接的触接退避部。
根据本发明的第4方案的零件供给头装置,如第3方案所述,其中,以避开上述头升降装置的上述凸轮部和上述凸轮从动部的上述触接的状态能够使由上述头翻转装置实现的上述头部的翻转。
根据本发明的第5方案的零件供给头装置,如第4方案所述,其中,上述头升降装置,还具备赋予退避了上述凸轮部和上述凸轮从动部的上述触接的状态的上述凸轮部的旋转运动旋转载荷的旋转载荷部。
根据本发明的第6方案的零件供给头装置,如第2方案所述,其中,上述头升降装置的上述凸轮部的上述旋转中心以及上述头翻转装置的上述翻转中心,彼此被配置在与上述头移动装置的移动方向大致正交的方向上。
根据本发明的第7方案的零件供给头装置,如第1方案所述,其中,在与上述保持部的上述轴心大致正交、且与上述头移动装置的移动方向大致正交的方向上还具备使上述头支撑部移动的头支撑部移动装置。
根据本发明的第8方案的零件供给头装置,如第1方案所述,其中,上述升降支撑导引部是具有轨道部和轨道卡合部的LM导轨,该轨道部被装配在上述头部或上述头翻转装置其中任意一个上,该轨道卡合部被装配在其中任意另一个上,且被卡合在上述轨道部上而一边被导引一边移动。
根据本发明的第9方案的零件供给头装置,如第1方案所述,其中,进而具备进行排列在上述零件配置部上的上述零件的图像的摄像并识别上述零件配置部的该零件的配置的零件识别装置;
上述零件识别装置,被上述头支撑部支撑,从而可以和上述头支撑部同时被上述头移动装置移动。
根据本发明的第10方案,提供一种零件供给装置,其中,具备第1方案所述的零件供给头装置;
可以取出地在上述头部排列多个上述零件的上述零件配置部;
以可将上述各个零件配置到上述零件配置部上的方式收纳上述各个零件的零件供给收纳部。
根据本发明的第11方案,提供一种零件安装装置,其中,具备第10方案所述的零件供给装置;
可解除地保持上述零件的上述安装头部;
可解除地保持上述基板的基板保持部;
进行上述基板保持部和上述安装头部的定位的定位装置。
根据本发明的第12方案,提供一种安装头部的移动方法,将上述安装头部从进行由安装头部实现的向基板的零件的安装的基板安装区域的上方,移动到进行被翻转头部保持的上述零件的向上述安装头部的交接的零件交接位置;其中:
算出上述基板安装区域和上述零件交接位置之间的上述安装头部的移动的上述安装头部和上述翻转头部不干扰的通过点;
在移动上述安装头部时,在沿着上述基板的表面的方向上的移动和沿着和上述基板的表面大致正交的方向上的移动中,分别算出到通过上述算出的通过点为止所需的移动时间;
开始上述算出的各个移动时间中较长一方的上述移动,同时算出上述各个移动时间的差;
在使上述另一方的移动的开始等待上述移动时间的差量后,开始上述另一方的移动,然后以经由上述通过点的方式将上述安装头部移动到上述零件交接位置。
根据本发明的上述第1方案,由于在零件供给头装置中,进行翻转动作以及升降动作的对象物即头部,设为只具备具有保持零件的功能的保持部和进行该上述保持部的其轴心周围的旋转的旋转装置的最小限的构成,不是将进行上述头部的上述翻转动作的头翻转装置和进行上述升降动作的头升降装置包括在上述对象物内,而是使其与上述头部单独具备,因此可获得上述头部的小型化。
即,通过经由在可进行上述升降地支撑上述头部的同时可导引上述升降的升降支撑导引部,由上述头翻转装置可翻转地支撑上述头部,并且,一面被上述升降支撑导引部导引,一面通过上述头升降装置可以使上述头部实现上述升降,可以使上述头部成为必需最小限的构成,可达成上述头部的小型化。
通过这样在上述零件供给头装置中,达成上述头部的小型化,可以使被移动的上述头部移动到由安装头部实现的向基板的上述零件的安装位置的尽可能近的位置。这样的效果在以前是很难达成的。
由此,在上述头部的移动的动作路线即零件供给动作路线(即,从零件取出位置到零件交接位置的动作路线),和上述安装头部的移动的动作路线即零件安装动作路线(即,从上述零件交接位置到向上述基板的上述零件的安装位置的动作路线)中,较短地设定直接给零件安装动作造成影响的上述安装头部的上述零件安装动作路线的距离,可以抑制上述安装头部的动作速度从而减少与之相伴的振动的发生,并可提高上述零件安装的安装精度。进而,与此同时,较长地设定很少直接给零件安装动作造成影响的上述头部(即,因上述头部的移动而发生的振动很少给上述安装头部和上述基板造成影响)的上述零件供给动作路线的距离,可将上述头部的动作速度高速化。由此,可将上述零件安装中的上述零件的向上述安装头部的供给所需的时间缩短化,并可提高上述零件安装中的生产性。因而,可提供可并立地实现零件安装的精度的提高以及零件安装的生产性的提高的零件供给头装置。
根据本发明的上述第2方案,由于进行上述小型化的头部的上述升降动作的上述头升降装置,不是具有复杂的构成,而是具备凸轮部和凸轮从动部这样的简单的构成,因此能够可靠地进行上述升降动作,同时也可以使上述头升降装置自身小型化。由此,可将由进行上述头部和上述头升降装置以及上述头翻转装置的上述零件安装位置和上述零件交接位置之间的移动的头移动装置实现的该移动的速度高速化,并可获得向上述安装头部的上述零件的供给所需的时间的缩短化。
根据本发明的上述第3方案、上述第4方案、以及上述第5方案,由于是上述头升降装置的上述凸轮部和上述凸轮从动部的触接是可避开的,在避开该触接的状态下,进行由上述头翻转装置实现的上述头部的翻转的构成,因此上述头翻转装置,可以通过上述头升降装置不妨碍上述翻转的动作地进行上述翻转的动作。由于这样构成上述头升降装置和上述头翻转装置,因此可以不包括在进行上述翻转动作以及上述升降动作的上述对象物即上述头部的构成内,而使上述头升降装置和上述头翻转装置成为和上述头部单独的构成,并可达成上述头部的小型化。
另外,这样的上述凸轮部和上述凸轮从动部的触接避开的状态,是通过经由上述升降支撑导引部可升降地由上述头翻转装置支撑的上述头部,以其自重相抵消的方式,一面被上述升降支撑导引部导引,一面总是被向上升方向加载,同时限制其加载方向的上限位置的方式得到的。
另外,由于上述头升降装置,进而具备赋予避开了上述凸轮部和上述凸轮从动部的上述触接的状态的上述凸轮部的旋转运动旋转负载的旋转负载部,因此即便在避开上述触接,通过上述凸轮部和上述凸轮从动部之间的触接,相对于上述凸轮部的旋转运动不产生负载的情况下,也可以通过上述旋转负载部相对于上述凸轮部赋予负载。因而,可以稳定地进行上述凸轮部的旋转运动,并可以使上述旋转运动的控制性良好。
根据本发明的上述第6方案,由于上述头升降装置的上述凸轮部的上述旋转中心以及上述头翻转装置的上述翻转中心,彼此被配置在与上述头移动装置的移动方向大致正交的方向上,因此可将上述头升降装置以及上述头翻转装置的各个配置进一步小型化。因而,可将由上述头移动装置实现的上述头部的移动的速度高速化,并可将由上述头部实现的向上述安装头部的上述零件的交接所需的时间缩短化。
根据本发明的上述第7方案,由于在上述零件供给头装置中,在和上述保持部的上述轴心大致正交、并且和上述头移动装置的移动方向大致正交的方向上还具备使上述头支撑部移动的头支撑部移动装置,因此可在上述零件供给头装置侧进行上述零件交接位置的上述头部和上述安装头部的上述方向的对位。由此,可使上述安装头部的移动动作路线变得更简单,可减少伴随上述移动而发生的振动等,并可提高零件安装的精度。
根据本发明的上述第8方案,由于上述升降支撑导引部是具有安装在上述头部说上述头翻转装置的任意一方上的轨道部和被卡合在安装于任意另一方上的上述轨道部并且一面被导引一面可以移动的轨道卡合部的LM导轨,因此可达成上述各个方案所具有的效果。
根据本发明的上述第9方案,由于上述零件供给头装置还具备进行排列在上述零件配置部上的上述零件的图像的摄像并识别上述零件配置部的该零件的配置的零件识别装置,该零件识别装置被上述头支撑部支撑并与该头支撑部成为一体的状态,可以和上述头支撑部一同被上述头移动装置移动,因此可以将上述头部的移动装置和上述零件识别装置的移动装置通用为上述头移动装置。这样的构成,是可以通过将由上述头移动装置实现的上述头部的移动速度高速化的方式达成的,将上述零件供给头装置的构成作为简单的构成,可提高其可靠性,同时可降低装置的制作成本。
根据本发明的上述第10方案或上述第11方案,在具备可得到上述各个方案所具有的效果的上述零件供给头装置的零件供给装置和零件安装装置中,能得到可使上述零件安装的精度的提高和零件安装的生产性的提高双重的效果。
根据本发明的上述第12方案,由于算出上述基板安装区域和上述零件交接位置之间的上述安装头部的移动的上述安装头部和上述翻转头部不干扰的通过点,在移动上述安装头部时,在沿着上述基板的表面的方向上的移动和与上述基板的表面大致正交的方向上的移动中分别算出到通过上述算出的通过点为止所需的移动时间,在开始上述算出的各个移动时间中较长的一方的上述移动的同时,算出上述各个移动时间的差,在使上述另一方的移动的开始只待机上述移动时间的差量后,开始上述另一方的移动,然后以经由上述通过点的方式使上述安装头部移动到上述零件交接位置,因此可缩短该移动所需的时间,可提高零件安装的生产性。特别是,可以改善:在以前由于在先开始与上述基板的表面大致正交的方向的移动后,再开始另一方的移动,因此存在上述另一方的移动开始总是被限制,并且不能获得上述安装头部的移动所需的时间的缩短化的情况的问题。
附图说明
本发明的上述以及其它的目的和特征,通过参照与附图的优选的实施形态相关的下面的描述可以更加清楚。具体附图说明如下。
图1是本发明的第一实施方式的电子零件安装装置的立体图。
图2是具有图1的电子零件安装装置的翻转头装置的立体图。
图3是图2的翻转头装置的局部放大装置的立体图。
图4是图2的翻转头装置的X轴方向上的剖面图。
图5是图4的翻转头装置的A-A向视图。
图6是图4的翻转头装置的B-B向视图。
图7是表示上述翻转头装置中的电子零件向安装头部的交接动作的顺序的流程图。
图8A、图8B、图8C、以及图8D,是表示图7的各个交接动作中的翻转头部和安装头部的关系的各个示意说明图;图8A是翻转头部在零件取出位置正在进行电子零件的保持取出的状态;图8B是由翻转头部进行的电子零件的保持取出结束,并且安装头部位于零件交接位置的状态;图8C是在零件交接位置,从翻转头部向安装头部进行电子零件的交接的状态;图8D表示正在进行由安装头部进行的电子零件的安装动作的状态。
图9是表示以往的安装头部的向零件交接位置的移动动作的示意说明图。
图10是表示以往的安装头部的向零件交接位置的移动动作的示意说明图。
图11是表示上述第一实施方式的安装头部向零件交接位置的移动动作的示意说明图。
图12是表示以往的零件供给头装置的立体图。
图13是具备上述第一实施方式的零件供给部的识别相机装置的立体图。
图14是本发明的第二实施方式的具备识别相机装置的翻转头装置的局部立体图。
图15是从X轴方向看图14的识别相机装置所看到的侧视图。
图16是从Y轴方向看图14的识别相机装置所看到的正视图。
图17是从Z轴方向看图14的识别相机装置所看到的俯视图。
图18是说明上述第二实施方式的翻转头装置的动作的示意说明图。
图19是表示上述第一实施方式的翻转头装置的动作以及识别相机装置的动作的示意说明图。
具体实施方式
在继续本发明的叙述之前,在附图中对同一零件标以相同的参照标号。
以下,根据附图详细说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
在图1中表示作为本发明的第一实施方式的零件供给头装置、以及具备上述零件供给头装置的零件供给装置、零件安装装置的一例的电子零件安装装置101。下面,首先根据图1,对电子零件安装装置101的构成及动作进行说明。
如图1所示,电子零件安装装置101,是进行将作为零件的一例的芯片零件、裸IC芯片等电子零件2安装到基板3上的安装动作的装置,大体上具有作为可供给地收容多个电子部件2的零件供给装置的一例的零件供给部4、和进行将从该零件供给部4供给的各电子部件2安装到基板上的安装动作的安装部5。
在图1的部件供给装置4中,在部件供给装置4的图示Y轴方向的面前侧设置作为零件供给收容部的一例的升降部10,该升降部10有选择地以能够供给的方式收容有形成有多个电子零件2的半导体晶圆,或者在格子上排列收容有多个电子零件2的零件托盘。
另外,在零件供给部4上,具备作为配置从升降部10有选择地供给的上述半导体晶圆或零件托盘从而形成可从其各自中取出电子零件2的状态的零件配置部的一例的供给零件配置部12。另外,在由升降部10供给上述半导体晶圆的情况下,在供给零件配合部12上,对上述半导体晶圆实施扩展动作。
进而,在零件供给部4上,具备作为在从被有选择地配置在供给零件配置部12上的上述半导体晶圆或零件托盘单独地吸附保持电子零件2而使其沿着图示X轴方向向安装部5移动的同时,使上述吸附保持着的电子零件2在上下方向上翻转的零件供给头装置的一例的翻转头装置50。另外,对于翻转头装置50的详细构成见后述。
另外,如图1所示,在安装部5上,具备吸附保持电子零件2而将其安装到基板3上的安装头部20。另外,在安装部5上还进一步具备作为移动装置的一例的X轴机械手22,其可在零件供给位置和基板安装区域之间一边支撑安装头部20,一边沿着图示X轴方向进退移动,其中该零件供给位置是相互沿着图示X轴方向配置的位置、且可将由翻转头部14保持着的电子零件2向安装头部20交接的位置,上述基板安装区域是进行相对于基板3的电子零件2的安装动作的区域。另外,翻转头装置50,能够在零件取出位置和上述零件交接位置之间使上述所保持的电子零件2移动,上述零件取出位置是相互沿着图示X轴方向配置的位置,且是零件供给部4的供给零件配置部12的上方的位置。
另外,安装头部20,具有保持部(未图示),其可由音圈马达等移动装置驱动升降,并且,可经由吸附保持的电子部件2将推压能量、超声波振动能量或热能等接合能量赋予电子部件2与基板3的接合部,可以一边将电子部件2对基板3加压一边施加上述接合能量。另外,X轴机械手22例如具备利用了滚珠丝杠轴部和与该滚珠丝杠轴部相螺旋配合的螺母部的移动机构(未图示)。
另外,如图1所示,在安装头部20以及X轴机械手22的下方的安装部5的基台24上配置有作为定位装置的一例的XY工作台26,其可将基板3向图示X轴方向及Y轴方向移动,并且,进行相对于安装头部20的基板上的安装电子部件2的位置的定位。该XY工作台26,在图示X轴方向与Y轴方向上分别例如由伺服马达驱动移动,同时可以使用线位移传感器通过总横移控制进行定位。另外,在该XY工作台26的上面设置有可以解除地保持固定基板3的基板支撑台28。此外,在图1中,X轴方向与Y轴方向是沿基板3的表面的方向,并且是相互正交的方向。
另外,在XY工作台26上具备作为零件摄像装置的一例的零件摄像相机25。该零件摄像相机25,能够拍摄配置在图示上方的电子零件2的图像。具体而言,通过由XY工作台26带动的零件摄像相机25的图示X轴方向或Y轴方向的移动,使由安装头部20吸附保持着的电子零件2位于零件摄像相机25的上方,由此就能够拍摄其图像。在电子零件安装装置101上,根据这样的电子零件2的图像,来判断是否适合于该电子零件2向基板3的安装,以及由安装头部20实现的该电子零件2的吸附保持姿势。
另外,如图1所示,在电子零件安装装置101上,在基台24的上面的图示Y轴方向身前侧的端部具备向图示X轴方向的左方输送基板3,进行向基板支撑台28的基板的供给以及从基板支撑台28的基板3的输出的基板输送装置30。基板输送装置30,具有从电子零件安装装置101的图示X轴方向右侧的端部到XY工作台26上的基板支撑台28输送供给基板3的作为装载部的一例的装载机32,和从基板支撑台28到电子零件安装装置101的图示X轴方向左侧的端部输送排出基板3的作为卸载部的一例的卸载机34。另外,在本第一实施方式中,电子零件安装装置101中的XY工作台26和基板支撑台28,成为进行基板3的上述移动及保持的基板保持移动装置的一例。
接着,对具有这样的构成的电子零件安装装置101中的电子零件2的向基板3的安装动作进行说明。
在图1的电子零件安装装置101中,基板支撑台28由XY工作台26移动,使其位于基台24上的装载机32及卸载机34之间。与此同时,要在电子零件安装装置101上进行各个电子零件2的安装的基板3,例如,由与电子零件安装装置101相邻的其它装置等供给到基板输送装置30的装载机32上,然后由装载机32将基板3沿基板输送方向B输送,从而将该基板3供给到基板支撑台28上而将其保持。然后,XY工作台26沿图示X轴方向及Y方向移动,使基板3移动到上述基板安装区域。
另一方面,在零件供给部4,由翻转头装置50在上述零件取出位置将配置在供给零件配置部12上的各个电子零件2吸附保持而取出。在翻转头装置50上,该电子零件2翻转的同时,由上述零件取出位置移动到上述零件交接位置。另外,在安装部5,安装头部20通过X轴机械手22而被移动到上述零件交接位置,从翻转头装置50将电子零件2交接给安装头部20。然后,吸附保持着上述交接过来的电子零件2的状态的安装头部20,通过X轴机械手22而向上述基板安装区域的上方移动。
然后,在上述基板安装区域,由XY工作台26将零件摄像相机25向由安装头部20吸附保持着的状态的电子零件2的下方移动,进行该电子零件2的图像的拍摄。根据该拍摄到的图像,进行该电子零件2的向基板3的安装合适与否的判断,以及吸附保持姿势的θ修正等。
然后,在判断为上述电子零件2适于上述安装的情况下,通过XY工作台26的移动,进行由安装头部20吸附保持着的电子零件2、与由基板支撑台28保持着的基板3上的要安装电子零件2的位置的对正。在该位置对正后,进行安装头部20的升降动作等,以进行电子零件2的向基板3的安装动作。在进行多个电子零件2的上述安装动作的情况下,通过反复进行上述各个动作来进行上述各个电子零件2的安装动作。
然后,当各个电子零件2的上述安装动作结束时,安装了各个电子零件2的状态的基板3,与基板支撑台28一起,通过XY工作台26移动到装载机32和卸载机34的上述之间的位置,基板3被从基板支撑台28交接给卸载机34,由卸载机34输送基板3,将基板3从电子零件安装装置101排出。上述排出的基板3,例如,被供给至与电子零件安装装置相邻地设置的进行上述零件安装的下一处理等的其它的装置上,或者作为零件安装完成的基板3而被收容在基板收容装置等中。
这样,在电子零件安装装置101中,进行各个电子零件2的向基板3的安装动作。另外,在安装了各个电子零件2的基板3由卸载机34排出之后,由装载机32供给新的另一基板3,由此对顺次供给的各个基板3进行各个电子零件2的安装。
下面,在图2中表示电子零件安装装置101中的具备零件供给部4的翻转头装置50的局部半透斜视图,根据图2对翻转头装置50的详细构成进行说明。
如图2所示,翻转头装置50,具有作为头部的一例的翻转头部51,其具备作为可解除地吸附保持电子零件2的保持部的一例的吸附嘴52、和使该吸附嘴52以其轴心为旋转中心围绕该旋转中心旋转(所谓的θ旋转)的作为旋转装置的一例的旋转装置53。另外,翻转头装置50具备:使翻转头部51在沿着吸附嘴52的上述轴心的方向上升降、进行吸附嘴52的升降的头升降装置70;可进行上述升降地支撑翻转头部51,并且在沿着与吸附嘴52的上述轴心大体垂直的方向即图示Y轴方向配置的翻转中心上使翻转头51旋转,从而使吸附嘴52在沿着该上述轴心的方向上翻转的头翻转装置60;以及作为支撑头升降装置70和头翻转装置60的头支撑部的一例的头框架81。进而,翻转头装置50具备使头框架81沿着图示X轴的方向进退移动的头移动装置90,通过该移动,能够使翻转头部51,在位于图示X轴方向左侧端部附近的上述零件取出位置、和位于图示X轴方向右侧端部附近的上述零件交接位置之间进退移动。另外,在图2中,吸附嘴52的上述轴心沿着图示Z轴方向配置,该Z轴方向为于图示X轴方向及Y轴方向正交的方向。
对于具有这样的构成的翻转头装置50,在图3中表示由头移动装置90移动的部分的局部半透视立体图。另外,在图4中表示图3的翻转头装置50的图示X轴方向上的剖面图,在图5中表示图4的A-A向视图,在图6中表示图4的B-B向视图。根据上述的图3~图6,在以下对翻转头装置50的进一步的详细构成进行说明
首先,在翻转头部51上,吸附嘴52,被以能够围绕其轴心P旋转的方式,由嘴支撑部58经由多个轴承部支撑。吸附嘴52,能够在图示下方前端,例如利用真空吸引等可解除地保持电子零件2。另外,在吸附嘴52的轴心P的图示上端部分,以轴心P为旋转中心可旋转地固定着带轮59。另外,在嘴支撑部58上,在具有在沿着吸附嘴52的轴心P的方向上配置的驱动轴的θ旋转马达54的上述驱动轴的图示上端部分也固定着带轮57,其设置高度位置与带轮59大体相同。进而,在带轮59和带轮57上,配合有传动带56,通过θ旋转马达54向正反的任意一个方向旋转驱动,带轮57的围绕上述驱动轴的旋转,通过传动带56而被传递到带轮59,从而带轮59就能够围绕轴心P向正反的任意一个方向旋转。由此,就能够使吸附嘴52围绕轴心P进行选择、即所谓的θ旋转。另外,在图4中的带轮59的图示左侧,具备检测带轮59的旋转方向的原点位置的原点传感器55,由此,就能够检测吸附嘴52的θ旋转的原点位置,另外,在本第一实施方式中,θ旋转装置53,具有θ旋转马达54、原点传感器55、带轮57及59、以及传动带56。
另外,在头翻转装置60中,具备经由多个轴承67以作为其轴心的翻转轴R为旋转中心可旋转地支撑在头框架81的下部翻转轴66。另外,翻转轴R沿着图示Y轴方向配置,进而,以与吸附嘴52的轴心P正交的方式配置。另外,在图4中,在翻转轴66的图示左侧的端部上,经由作为在图示Z轴方向上可移动的构成的升降支撑导引部的一例的LM导轨42,安装着翻转头部51的嘴支撑部58。另外,这样的LM导轨42,由固定在翻转轴66上的轨道部、固定在嘴支撑部58上并且与上述轨道部相配合的轨道配合部构成,上述轨道配合部能够被支撑在上述轨道部上而被导引。另外,在图4的翻转轴66的图示左侧的端部下部固定有弹簧支架部65,在该弹簧支架65的上部和嘴支撑部58的下部之间设置有弹簧41,通过该弹簧41,嘴支撑部58成为被沿着LM导轨42始终向上方、即Z轴方向加载的状态。另外,在嘴支撑部58上安装有挡块43,通过该挡块43来限制由上述弹簧41带来的沿着LM导轨42的向上方的加载位置的图示上限。因此,嘴支撑部58,以该上限的限制位置为其升降动作的上限位置,由该上限位置向图示下方下降。
另外,如图4所示,在翻转轴66的图示右侧的端部,安装有以翻转轴R为其旋转中心的带轮64。另外,如图3所示,与翻转轴R大体平行且将其高度位置设为相同,其驱动轴沿着图示Y轴方向配置的翻转马达61,被配置在头框架81上。如图3所示,在翻转马达61的驱动轴上的图示Y轴方向左侧的端部安装着将其旋转中心设为与驱动轴相同的带轮62。另外,带轮62及64分别将Y轴方向的各自的位置设为相同而配置。进而,在带轮62和带轮64上配合有传动带63,通过翻转马达61向正反的任一旋转方向旋转驱动,从而带轮62的围绕上述驱动轴的旋转,通过传动带63而被传递给带轮64,从而带轮64就能够围绕翻转轴R向正反的任意一个方向旋转。由此,翻转轴66围绕翻转轴R旋转,从而能够经由LM导轨42而使嘴支撑部58向正反的任一方向旋转,即,使翻转头部51旋转。这样,通过使翻转头部51旋转,从而能够使吸附嘴52在沿着轴心P的方向上翻转。另外,在图4中,在带轮64的图示右侧,具备集电环68,通过该集电环68,进行向翻转头部51的θ旋转装置53的控制信号及动力线的交接。另外,在本第一实施方式中,头翻转装置60,具有翻转马达61、带轮62及64、传动带63、翻转轴66、弹簧支架部65、以及集电环68。
另外,在头升降装置70中,具有作为升降用驱动装置的一例的升降马达71,其具有在头翻转装置60的翻转轴R的图示Z方向的上方且沿着图示Y轴方向配置的驱动轴71a,该升降马达71,被固定在头框架81上。另外,在升降马达71的驱动轴71a上,安装着以驱动轴71a的轴心为偏心的旋转轴心(设为偏心轴Q),与驱动轴71a一起围绕偏心轴Q旋转,进行偏心的旋转运动的作为圆盘状的凸轮部的一例的升降用凸轮部72。另外,在翻转头部51的嘴支撑部58的上部安装着作为可与该升降用凸轮部72的外周部接触的凸轮从动部的一例的升降用凸轮从动部73,另外,升降用凸轮从动部73,既可以是可旋转的滚轮状的结构,也可以是不可旋转的固定的结构。由此,通过升降马达71向围绕其驱动轴的正反的任一方向旋转驱动,从而进行升降用凸轮部72的围绕偏心轴Q的偏心旋转运动,能够将该旋转运动通过升降用凸轮从动部73转换成图示Z轴方向的往复运动。另外,这样的往复运动,被传递给嘴支撑部58,嘴支撑部58由LM导轨42导引其移动方向,同时翻转头部51沿着图示Z轴方向,即沿着其轴心P升降。另外,这样的翻转头部51的升降动作量,如图5所示,与升降用凸轮部72的偏心轴Q和由该偏心轴Q到图示Z轴方向下向的外周部72a的尺寸的由升降用凸轮部72的旋转产生的变化量相等。
另外,如图5所示,在本第一实施方式中,升降用凸轮72的外周部72a,为在偏心轴Q的周围连续地形成的凸轮曲线部的一例。进而,该外周部72a,在其全部外周之中具有与升降用凸轮从动部73相触接的触接部,和与该触接部连续地形成的避开与升降用凸轮从动部73的触接的触接退避部。
具体而言,在升降用凸轮72上,通过进行上述旋转,在外周部72a中的上述触接部位于图示Z轴方向向下的位置上时,成为外周部72a与升降用凸轮从动部73可靠触接的状态,通过以该触接的状态进行升降用凸轮部72的旋转,而可升降升降用凸轮从动部73。
另外,在升降用凸轮72上,在外周部72a之中的上述触接退避部位于图示Z轴方向下方的位置时,成为在外周部72a和升降用凸轮从动部73之间确保有不会相互触接那样的间隙的状态。即,在始终被弹簧41向上方加载的状态的嘴支撑部58的由挡块43控制的其升降的上限限制位置,成为在升降用凸轮从动部73和升降用凸轮部72的外周部72a之间确保有上述间隙的状态。通过这样确保上述间隙,可以将头升降装置70从翻转头部51分离,能够通过头翻转装置60使翻转头部51顺利地翻转。另外,在这样的状态下,翻转头部51被形成为,即便翻转头部51翻转,翻转头部51也不会与升降用凸轮部72相触接。另外,在本第一实施方式中,作为上述的间隙,例如,可以确保0.05mm左右尺寸的间隙。另外,在头升降装置70上,将外周部72a上的上述触接退避部位于图示Z轴方向下方的位置的情况作为升降用凸轮部72的凸轮原点位置。因此,仅在升降用凸轮部72位于上述凸轮原点位置的状态下,由头翻转装置60进行的翻转头部51的翻转动作才成为可能。
另外,如图4及图5所示,在头升降装置70上,在驱动轴71a的前端安装有限制由升降用凸轮72的上述旋转带来的外周部72a的移动范围的凸轮曲线有效范围检测用的凸爪74,该凸爪74具有在其外周部具有局部欠缺部分的大体圆盘状的形状,与升降用凸轮部72的上述旋转向配合,从而能够围绕偏心轴Q旋转。另外,在头框架81上,安装着通过该凸爪74的上述外周部上的欠缺的有无来检测升降用凸轮部72的外周部72a的移动位置,并同时将其移动范围控制在上述凸轮曲线的有效范围内的凸轮曲线有效范围检测用的传感器75。由此,升降用凸轮部72的上述旋转范围就能够被限制在上述凸轮曲线的有效范围内,能够可靠地进行翻转头部51的升降动作。
另外,如图4及图5所示,在头框架81上安装着作为旋转载荷部的一例的旋转载荷机构76,其以使升降用凸轮部72的上述旋转的其旋转位置的控制性良好为目的,对升降用凸轮部72施加与上述旋转相对的一定载荷。旋转载荷机构76,具备载荷用杠杆76b和弹簧76c,该载荷用杠杆76b在前端具有在该图示Z轴方向上方触接在升降用凸轮部72的外周部72a上的载荷用凸轮从动部76a,该弹簧76c,以使载荷用凸轮从动部76a以该载荷用杠杆76b的大体中央附近为支点而始终与触接在升降用凸轮部72的外周部72a上的方式进行加载。该弹簧76c的加载力,能够经由载荷用杠杆76b通过载荷用凸轮从动部76a而始终向升降用凸轮从动部72传递,由此,在升降用凸轮从动部72的上述旋转中就始终被施加一定的载荷。由此,在升降用凸轮部72和升降用凸轮从动部73之间就确保有间隙,从而即便是在没有产生由两者间的触接而产生的旋转载荷的情况下,也能够通过旋转载荷机构76向升降用凸轮部72施加旋转载荷,因此,能够稳定地进行升降用凸轮部72的旋转,能够使其旋转量的控制性良好。
接着,如图4所示,头框架81由支撑翻转头部51、头升降装置70以及头翻转装置60并且可沿图示Y轴方向移动的Y轴方向可动框架81a,和沿上述Y轴方向可移动地支撑该Y轴方向可动框架81a并可沿图示X轴方向移动的X轴方向可动框架81b构成。Y轴方向可动框架81a,经由沿着图示Y轴方向配设的LM导轨82而被安装在X轴方向可动框架81b的上面,能够一边由该LM导轨82导引一边沿图示Y轴方向移动。另外,X轴方向可动框架81b,被安装在沿图示X轴方向配设在头移动装置90的底座框架91上的2个LM导轨92上,能够一边由各LM导轨92导引一边沿图示X轴方向移动。
另外,如图2所示,在头移动装置90上,具备沿着图示X轴方向被配设在底座框架91的上面滚珠丝杠轴部93。另外,该滚珠丝杠轴部93,在底座框架91的图示X轴方向的两端部附近,被可旋转地固定。进而,具备与该滚珠丝杠轴部93相螺旋配合的螺母部94(参照图4),在螺母部94上安装着X轴方向可动框架81b。另外,如图2所示,头移动装置90具备:设在滚珠丝杠轴部93的图示X轴方向左侧端部上且将其旋转中心设为与滚珠丝杠轴部93的轴心相同的带轮95;设在滚珠丝杠轴部93的轴心的上方且具有在图示X轴方向上配置的驱动轴的移动马达98;安装在移动马达98的驱动轴的端部上的带轮97;和分别与带轮95及97相配合的传动带96。另外,带轮95及带轮97,以图示X轴方向上的其配置位置分别相同的方式配置。通过这样构成头移动装置90,从而通过使移动马达98相正反的任意一个旋转方向旋转驱动,使带轮97围绕上述轴心旋转,从而就能够经由传动带96使带轮95向正反的任意一个方向旋转。由此,滚珠丝杠轴部93就向正反的任意一个方向旋转,从而就能够使与其螺旋配合的螺母94沿着图示X轴方向进退移动,使头框架81沿着图示X轴方向进退移动,从而进行翻转头部51的沿图示X轴方向的移动。
另外,翻转头装置50被构成为图示X轴方向比Y轴方向长。可以考虑由于这样地构成,而随着由头移动装置90进行的翻转头部51的图示X轴方向上的移动,例如,在翻转头部51的图示Y轴方向的位置上产生移动误差的情况。这样的误差,有可能是由于头移动装置90上的滚珠丝杠轴部93的制作误差、或LM导轨92的制作误差而产生的。另外,还可以认为必须预先在翻转头装置50上具备如下那样的装置,即,该装置是指在将由翻转头部51吸附保持着的电子零件2交接给安装头部20的情况下,能够在图示Y轴方向上对该交接位置进行微调整的装置。
因此,在翻转头装置50上,具备作为使翻转头部51的图示Y轴方向的位置移动、进行该方向上的位置的修正的头支撑部移动装置的一例的Y轴方向修正装置80。如图3及图4所示,Y轴方向修正装置80具有:被安装在X轴方向可动框架81b的上面并且其驱动轴沿着图示X轴方向配置的修正马达83;在修正马达83的上述驱动轴上作为其偏心的旋转中心(设为偏心轴S)围绕偏心轴S进行偏心的旋转运动的修正用凸轮部84;和被安装在图4的Y轴方向可动框架81a的图示右端并且与修正用凸轮部84的外周部相触接的修正用凸轮从动部85。另外,安装有弹簧86,其一端被固定在Y轴方向可动框架81a上,其另一端被固定在X轴方向可动框架81b上,利用该弹簧86的拉力,成为修正用凸轮部84和修正用凸轮从动部85的上述触接被始终加载的状态。这样,通过构成Y轴方向修正装置80,从而通过使修正马达83向正反的任意一个旋转驱动,进行修正用凸轮部84的围绕偏心轴S的偏心的旋转运动,由修正用凸轮从动部85将该旋转运动转换为图示Y轴方向上的往复运动,从而使Y轴方向可动框架81a一边由LM导轨82导引一边在图示Y轴方向上移动。由此,就能够修正翻转头部51的图示Y轴方向的配置位置。
另外,如图1所示,在零件供给部4上具备作为识别装置的一例的识别相机装置150,其通过拍摄被配置在供给零件配置部12上的各个电子零件2的图像,来识别各个电子零件的配置位置。由于具备这样的识别相机装置150,从而能够根据其识别结果,进行由头移动装置90带动的翻转头部51的移动,进行配置在供给零件配置部12上的电子零件2的由翻转头部51进行的吸附取出。
在此,在图13中表示该识别相机装置150的放大立体图。如图13所示,识别相机装置150,具备能够拍摄沿着坚直方向配置的电子零件2的图像相机部151,可沿图示X轴方向移动地支撑相机部151并进行该移动的相机部移动装置152,和支撑相机部152支撑框架153。相机部移动装置152,具有沿着图示X轴方向配置的LM轨道154,和可沿着LM轨道154移动地与该LM轨道154相配合、并且固定在相机部151上的LM块155。进而,相机部移动装置152,还具备沿着图示X轴方向配置并且可围绕其轴心旋转地固定在支撑框架153上的滚珠丝杠轴部156,和与该滚珠丝杠轴部156螺旋配合并且固定在相机部151上的螺母部157,以及驱动滚珠丝杠轴部156的围绕上述轴心的旋转的驱动马达158。
在这样的构成的识别相机装置150中,通过由驱动马达158将滚珠丝杠轴部156在其轴心周围沿着正反任意一个方向旋转驱动,可以使被固定在螺母部157上的相机部151沿着LM轨道154在图示X轴方向上进退移动。由此,在被配置在供给零件配置部12上的电子零件2的上方,配置相机部151,然后由相机部151给该电子零件2的图像摄像,并可以根据该图像识别电子零件2的配置位置。
另外,在电子零件安装装置101中,具备使各个构成部分彼此相关联地进行统一的控制的安装控制部,在该安装控制部,统一地进行零件供给部4和安装部5的动作的控制。另外,如图2所示,在输送头装置50上,具备由上述安装控制部进行统一的控制的翻转头控制部100。翻转头控制部100,可以将吸附嘴52的吸附保持动作、θ旋转装置53的θ旋转动作、由头翻转装置60实现的翻转头部51的翻转动作、由头升降装置70实现的翻转头部51的升降动作、由Y轴方向修正装置80实现的翻转头部51的图示Y轴方向的配置位置的修正动作、进而、由头移动装置90实现的翻转头部51的图示X轴方向的移动动作的各个动作的控制,彼此相关联地统一地进行。再者,翻转头控制部100,可进行由识别相机装置150的相机部移动装置152实现的相机部151的移动动作、由相机部151实现的电子零件2的图像的摄像动作、以及被摄像的图像的识别处理动作的各个控制,并可以将这些动作控制也和上述各个动作控制彼此相关联地进行。
以下说明在这样的构成的电子零件安装装置101中,由零件供给部4提供的电子零件2,被翻转头装置50,从上述零件取出位置移动到上述零件交接位置,然后将电子零件2交接给安装部5的安装头部20,再由安装头部20将该电子零件2安装到基板3上的零件安装动作。再者,在图7中展示了作为这样的零件安装动作中的主要动作表示翻转头装置50的动作步骤的流程图,另外,在从图8A至图8D中展示了表示该零件安装动作的流程的示意说明图,根据图7以及从图8A至图8D,进行零件安装动作的说明。再者,以下所述的各个动作,是由电子零件安装装置101的上述安装控制部统一地控制的,特别是这些动作中和翻转头装置50有关的各个动作,由翻转头控制部100进行统一的控制。
首先,在对具体的动作进行说明以前,对从图8A至图8D所示的电子零件安装装置101进行说明。
在从图8A至图8D所示的电子零件安装装置101中,在图示左侧配置有零件供给部4,在图示右侧配置有安装部5。图8A至图8D中的A的位置是上述零件取出位置,在该零件取出位置A,以可以由翻转头部51取出多个电子零件2的方式配置有供给零件配置部12。再者,在供给零件配置部12,各个电子零件2,以将形成向该基板3的接合部即多个凸起的一侧的表面,即向基板3的安装侧表面2a作为上面侧的方式被配置。
另外,图8A至图8D中的B的位置是上述零件交接位置,在该零件交接位置B,将电子零件2从翻转头部51交接给安装头部20。进而,图8A至图8D中的C的位置(或区域)是上述基板安装区域,在该基板安装区域C,配置有保持基板3的基板支撑台28。再者,如图8A所示,在该基板3上,应该安装到基板3上的多个电子零件2中的1个电子零件2将其安装侧表面作为下面,已经被安装到基板3上。再者,在图8A至图8D中,图示左右方向是Y轴方向,图示上下方向是Z轴方向。
在这样的电子零件安装装置101中,首先,在图7的流程图所示的步骤S1,在翻转头装置50中,通过头移动装置90使翻转头部51移动到零件取出位置A,同时进行被配置在供给零件配置部12上的应该吸附保持的电子零件2,和吸附嘴52的对位。再者,这样的对位,可以通过用识别相机装置150给被配置在零件供给部4中的供给零件配置部12上的各个电子零件2的配置位置的图像摄像,然后进行给图像的识别处理,并根据该识别结果,控制由头移动装置90实现的翻转头部51的移动位置的方式进行。另外,由于在零件供给部4上具备使供给零件配置部12沿着X轴方向移动的移动装置,因此可以2维可靠地进行上述对位。再者,在该对位时,翻转头部51是没有被翻转的状态,是吸附嘴52的前端被置于图示下方的状态。
其次,在翻转头装置50,通过头升降装置70使翻转头部51下降(步骤S2)。具体的说,在图3~图6中,以通过旋转驱动升降马达71,使被置于升降的原点位置的状态的升降用凸轮部72在偏心轴Q周围旋转,然后在使其外周部72a触接在升降用凸轮从动部73上的同时,向图示Z轴方向下方下压,然后通过LM导轨42一面导引嘴支撑部58一面使其下降,从而使翻转头部51下降的方式进行。
由此,将吸附嘴52的前端部分触接在被配置在供给零件配置部12上的电子零件2的安装侧表面2a上。在该触接的同时,在安装侧表面2a,由吸附嘴52吸附保持电子零件2(步骤S2)。再者,这样的状态是图8A所示的状态。另外,如图8A所示,在安装部5,安装头部20是被置于基板安装位置C的状态。另外,被配置在供给零件配置部12上的各个电子零件2,例如是通过被实施了切割加工后的晶圆提供的电子零件2时,设置将进行取出的电子零件2从其下面顶起的顶起装置等,在将该电子零件2顶起的状态下,进行和吸附嘴52的触接。
之后,在吸附保持电子零件2的状态下,由头升降装置70开始翻转头部51的上升(步骤S4),将该电子零件2从供给零件配置部12取出。具体的说,在图3~图6中,以通过将升降马达71向和上述下降的情况相反的方向旋转驱动,使触接在升降用凸轮从动部73上的状态的升降用凸轮部72在偏心轴Q周围沿着与上述相反的方向旋转,使其外周部72a和升降用凸轮从动部73的触接位置位于上方,通过LM导轨42一面导引总是被弹簧41向上方加载的嘴支撑部58一面使其上升,从而使翻转头部51上升的方式进行。再者,这样的状态是图8B所示的状态。再者,如图8B所示,在安装部5,通过X机械手22将安装头部20向图示X轴方向左侧移动,然后向零件交接位置B的上方移动。这样的安装头部20的移动,不是只限于这样的时间的,只要到将翻转头部51移动到零件交接位置B为止即可。
在图7的步骤S3的翻转头部51的上升开始后,当被吸附保持的电子零件2到达防止和被配置在供给零件配置部12上的其他的各个电子零件2与其他的部件等的干扰的高度位置时,开始由头移动装置90实现的翻转头部51的向图示X轴方向右侧的移动(步骤S5)。
与此同时,根据需要,进行由θ旋转装置53实现的吸附嘴52的轴心P周围的θ旋转(步骤S5)。这样的θ旋转,是为了消除供给零件配置部12的电子零件2的平面的配置方向和被安装到基板3上的平面的配置方向的不同而进行的。通过进行这样的吸附嘴52的θ旋转,可以使被吸附保持的电子零件2的平面的配置方向旋转,从而使其旋转移动到上述被安装的平面的配置方向上。再者,这样的配置方向的不同,例如,通过作为配置方向的数据,预先输入到翻转头控制部100等内,由翻转头控制部100控制θ旋转装置53来进行。另外,当没有上述配置方向的不同时,不进行这样的θ旋转。具体的说,在图3~图6中,通过旋转驱动θ旋转马达54,将该旋转驱动经由各个带轮57、59、以及传动带56传递给吸附嘴52,并使吸附嘴52在轴心P周围旋转的方式进行。
进而,在由上述头移动装置90实现的翻转头部51的移动开始的同时,进行由Y轴方向修正装置80实现的翻转头部51的Y轴方向的配置位置的修正动作(步骤S6)。这样,通过进行上述Y轴方向的修正动作,可修正零件取出位置A和零件交接位置B的Y轴方向的位置偏移,从而使翻转头部51可靠地位于零件交接位置B。具体的说,在图3以及图4中,通过旋转驱动修正马达83而使修正用凸轮部84在偏心轴S周围旋转,在该修正用凸轮部84的外周部,使被弹簧86加载而一直处于被触接的状态的修正用凸轮从动部85沿着图示Y轴方向移动,一面由LM导轨82导引Y轴方向可动框架81a,一面进行沿着图示Y轴方向的移动,即进行翻转头部51的上述修正的移动。
之后,当正在进行上升的翻转头部51到达其上升的上限位置时,停止并结束由头升降装置70实现的上述上升(步骤S6)。这样的上升的上限位置的检测,通过升降马达71的旋转驱动量,或用图5所示的凸爪74以及传感器75检测升降用凸轮部72的外周部72a的触接退避部被置于Z轴方向的下端位置的情况(即,检测被置于上述凸轮原点位置的情况)来进行。另外,在上述上限位置,使升降用凸轮部72成为被置于升降的原点位置的状态,并使升降用凸轮部72和升降用凸轮从动部73成为在它们之间确保有彼此不接触的间隙的状态。即,使头升降装置70和翻转头部51成为被彼此分离的状态。
之后,进行向图示X轴方向的移动,并且,对和头升降装置70分离的状态的翻转头部51,进行由头翻转装置60实现的翻转(步骤S7)。具体的说,在图3~图6中,通过旋转驱动翻转马达61,将该旋转驱动经由各个带轮62、64、以及传动带63传递给翻转旋转轴66,使翻转旋转轴66绕翻转轴R旋转,然后经由LM导轨42使嘴支撑部58旋转,再使翻转头部51以翻转轴R为中心翻转的方式进行。通过这样使翻转头部51翻转,可使吸附嘴52在图示Z轴方向上翻转,由此,可使被位于上方的吸附嘴52的前端部吸附保持的电子零件2的安装侧表面2a成为下面。再者,在这样的翻转之际,由于使头升降装置70和翻转头部51成为彼此分离的状态,因此翻转头部51和头升降装置70不会被干扰。
之后,由头翻转装置60实现的翻转头部51的翻转动作,以及由Y轴方向修正装置80实现的Y轴方向的修正动作结束,另外,将翻转头部51置于零件交接位置B,然后停止并结束由头移动装置90实现的翻转头部51的沿着X轴方向的移动(步骤S8)。
与此同时,将被置于零件交接位置B的安装头部20下降,然后由安装头部20吸附保持被翻转头部51的吸附嘴52的前端部吸附保持的电子零件2的上面。与此同时,通过解除由翻转头部51的吸附嘴52实现的电子零件2的吸附保持,并将安装头部20上升,进行电子零件2的向安装头部20的交接(步骤S9)。这样的状态是图8C所示的状态。
之后,如图8D所示,在安装部5,电子零件2被交接之后的安装头部20,被移动到基板安装位置C,进行向基板3的电子零件2的安装。再者,对于该向基板3的电子零件2的安装动作,是和上述一样的,因此省略说明。
其次,对从电子零件安装装置101的安装头部20的基板安装位置C的基板支撑台28的附近位置,到进行和翻转头部51之间的电子零件2的交接的零件交接位置B为止的移动动作进行说明。
在进行本第1实施方式的有关安装头部20的该移动的说明之前,进行以前的该移动的说明。再者,为了便于说明,安装头部20等的标号,设定为用电子零件安装装置101的标号。
首先,在图9中展示了表示以前的安装头部20的移动动作的示意说明图。如图9所示,在基板安装位置C,首先,将下降到基板支撑台28的上面为止的安装头部20(图示虚线的安装头部20)上升到规定的高度位置即传感器高度位置H2。在传感器高度位置H2,当通过图未示的传感器,检测将安装头部上升到传感器高度位置H2的情况时,开始安装头部20的向图示X轴方向左侧的移动。之后,同时进行安装头部20的上升和X轴方向的移动,在移动轨迹D上,安装头部20被移动到零件交接位置B的翻转头部51的上方的目标高度位置H1。在这样的以前的移动中,由于简单地在由传感器实现的检测后就开始X轴方向的移动,因此可以用简单的处理进行上述移动。
但是,必须设置用于进行上述检测的专用的传感器,在上述传感器发生故障时有可能发生安装头部20和翻转头部51的干扰。进而,由于该传感器只检测高度位置即传感器高度位置H2,因此在安装头部20的X轴方向的移动速度变化时,例如,如图10所示,将安装头部20以描绘移动轨迹E的方式移动,从而存在发生安装头部20和翻转头部51的干扰的危险性。
在图11中展示了解决这样的问题的本第1实施方式的安装头部20的上述移动动作。如图11所示,首先,在安装头部20的移动开始时,在上述安装控制部等,算出安装头部20和翻转头部51不干扰的移动轨迹F的通过点T的坐标数据。再者,也可以是在上述安装控制部等中预先设定该坐标数据的情况。
其次,在上述安装控制部等,分别对Z轴方向的移动和X轴方向的移动算出到由安装头部20的该移动通过通过点T为止所需的时间。之后,在使该算出的时间中费时较长的移动动作先开始的同时,算出上述各个时间的差,然后在只得到上述差量之后,使另一方的移动动作开始。通过这样进行各个移动动作,可以用使上述各个移动动作同时通过通过点T,即描绘可靠地通过通过点T的移动轨迹F的方式,进行安装头部20的移动。
通过进行这样的移动动作,即便改变了Z轴方向或X轴方向的移动速度,也可以防止安装头部20干扰翻转头部51的情况,可以进行可靠并且有效的安装头部20的移动。再者,在没有将翻转头部51置于零件交接位置B时,也可以是不进行通过上述通过点T的安装头部20的移动控制,而是在最短距离上使安装头部20更接近直线地移动的情况。
(第1实施方式的效果)
根据上述第1实施方式,可得到以下的各种效果。
首先,在翻转头装置50中,通过进行翻转动作以及升降动作的对象物即翻转头部51,作为只具备吸附嘴52和进行该吸附嘴52的θ旋转的θ旋转装置53的最小限的构成,不是将进行翻转头部51的上述翻转动作的头翻转装置60和进行上述升降动作的头升降装置70包括在上述对象物内,而是单独具备其和翻转头部51,可获得翻转头部51的小型化。
另外,由于在安装在头框架81上的头翻转装置70的进行翻转轴R周围的旋转的翻转旋转轴66上,经由LM导轨42可沿着Z轴方向升降地支撑着翻转头部51,以及,同样地在安装于头框架81上的头升降装置60的绕偏心轴Q的偏心旋转的升降用凸轮部72,和安装在和该升降用凸轮部72的外周部72a触接的翻转头部51上的升降用凸轮从动部73之间,通过升降用凸轮部72的旋转位置可确保彼此不接触的程度的间隙,可达成这样的翻转头部51的小型化。
即,由于翻转头部51以经由LM导轨42可沿着Z轴方向移动的方式被头翻转装置60支撑,因此可通过头升降装置70,一面由LM导轨42导引,一面不被头翻转装置60影响地进行翻转头部51的Z轴方向的升降动作。进而,由于通过升降用凸轮部72的旋转位置,在升降用凸轮部72和升降用凸轮从动部73之间确保上述间隙,因此可以使头升降装置70和翻转头部51成为被分离的状态,从而通过头翻转装置60,不被头升降装置70影响地进行翻转头部51的翻转动作。因而,可使进行翻转头部51的上述翻转动作以及上述升降动作的头翻转装置60以及头升降装置70分别作为和翻转头部51相独立的构成而具备。因而,如上述那样,可以使翻转头部51以在自身上具备必需最小限的机构的方式构成,并可获得翻转头部51的小型化。
由于这样在翻转头装置50中可以达成翻转头部51的小型化,因此可实现使被移动的翻转头部51位于安装部5的安装头部20和基板支撑台28之间,或者,即便实际上不位于上述之间也尽可能地使翻转头部51移动到基板安装位置C的附近。
因而,可达成在以前的零件供给头501上不能实现的上述效果,由此,在翻转头部51的动作路线即零件供给动作路线(即,从零件取出位置A到零件交接位置B的动作路线)和安装头部20的动作路线即零件安装动作路线(即,从零件交接位置B到基板安装位置C的动作路线)中,可以在缩短直接给零件安装动作造成影响的安装头部20的上述零件安装动作路线的距离的同时,抑制其动作速度从而减少振动的发生,并且,在延长不直接给零件安装动作造成影响的翻转头部51的上述零件安装供给动作路线的距离的同时,使其动作的速度高速化。因而,可提供可以并立实现零件安装的精度的提高以及生产性的提高的翻转头装置50、以及具备翻转头装置50的零件供给部4、以及电子零件安装装置101。
再者,在具体的电子零件安装装置101的实施例中,将从图8A到图8D的零件取出位置A和零件交接位置B之间的距离尺寸设定得较长,从而可将零件交接位置B和基板安装位置C之间的距离尺寸,从以前450mm左右缩短到130mm左右。另外,由于翻转头部51自身的小型化,可缩小其Z轴方向的尺寸,例如,在将安装头部20和基板支撑台28之间的距离尺寸,从以前200mmH左右缩短到67mmH左右之后,可使上述小型化的翻转头部51位于其之间。
另外,在翻转头装置50中,由于在可升降以及翻转地支撑翻转头部51的同时,支撑头翻转装置60以及头升降装置70的头框架81,具备Y轴方向可动框架81a和X轴方向可动框架81b,在Y轴方向可动框架81a进行上述支撑的同时,在X轴方向可动框架81b的上面,通过Y轴方向修正装置80可实现沿着Y轴方向的移动,因此也可以使翻转头部51沿着Y轴方向移动。
因而,在翻转头装置50中,在实现翻转头部51的小型化的同时,还可以实现翻转头部51的吸附嘴52的θ旋转、翻转头部51的升降以及翻转、进而翻转头部51的X轴方向以及Y轴方向的移动这样的翻转头部51的多功能的动作,在可以对应更高精度的零件安装的同时,也可以提高零件安装的生产性。
(第2实施方式)
再者,本发明不限于上述实施方式,可以用其他的各种方案实施。例如,以下对本发明的第2实施方式的零件供给装置进行说明。
本第2实施方式的零件供给装置,只在具备和进行被配置在上述第1实施方式的零件供给部4的供给零件配置部12上的电子零件2的图像的摄像的识别相机装置150具有不同的构成的零件识别装置的一例即识别相机装置这一点上,具有和上述第1实施方式不同的构成,但对于其他的构成是和上述第1实施方式相同的。因而,在以下的说明中,只对该不同的构成进行说明。再者,在以下的说明中,为了容易理解,对具有和上述第1实施方式相同的构成的部分,标以相同的参照标号,并省略其说明。
首先,在图14中展示了本第2实施方式的零件供给装置(零件供给部)所具备的翻转头装置250的部分放大立体图。如图14所示,翻转头装置250,虽然具有和图3所示的上述第1实施方式的翻转头装置50大致相同的构成,但在与翻转头部51相邻地具备识别相机装置280的这一点上具有不同的构成。另外,在图15中展示了这样的识别相机装置280的从图示X轴方向看的部分的侧视图,在图16中展示了从图示Y轴方向看的部分的正视图,在图17中展示了从图示Z轴方向看的部分的平面图。
如图14至图17所示,在翻转头装置250中,识别相机装置280,以被配置在翻转头部51的图示X轴方向左侧的方式被固定在头框架81上,使之成为和头框架81一体的状态。由此,通过由头移动装置290(在图14至图17中没有图示)将头框架81沿着图示X轴方向移动,可以使识别相机装置280和翻转头部51同时沿着图示X轴方向移动。
另外,如图14所示,识别相机装置280,被配置在图示Y轴方向左侧,具备带沿着Y轴方向配置的光轴J(图15所示)的相机部281、具有沿着图示Z轴方向配置的图像摄像轴K(图15所示)并将沿着该图像摄像轴K的上侧入射的电子零件2的图像沿着光轴J反射的反射镜部282、和照射为了电子零件2的图像的摄像而必需的光的照明部283。另外,图像摄像轴K、和翻转头部51所具有的吸附嘴52的轴心P,以其Y轴方向的配置位置彼此相一致的方式被配置(即,沿着X轴方向被配置在一条直线上)。
对从具有这样的构成的识别相机装置280的翻转头装置250的电子零件2的吸附取出动作,到被吸附取出的电子零件2的向安装头部20的交接动作,用图18所示的示意说明图进行说明。
如图18所示,在翻转头装置250中,通过由头移动装置290将头框架81沿着图示X轴方向移动,和头框架81一体地将识别相机装置280移动到零件取出位置A,同时进行被配置在供给零件配置部12上的应吸附保持的电子零件2,和识别相机装置280的图像摄像轴K的对位。
在该对位之后,由识别相机装置280进行上述电子零件2的图像的摄像。将该被摄像的图像输入翻转头控制部100,然后进行图像识别处理,并根据识别结果,识别上述电子零件2的配置位置。
之后,根据该配置位置的识别结果,通过由头移动装置290将头框架81沿着图示X轴方向移动,和头框架81一体地移动翻转头部51,同时进行上述电子零件2、和翻转头部51的吸附嘴52的轴心P的对位。再者,在该对位时,翻转头部51是没有被翻转的状态,是吸附嘴52被置于图示下方的状态。
其次,在翻转头装置250中,由头升降装置70使翻转头部51下降,按照和上述第1实施方式相同的步骤,进行由翻转头部51实现的上述电子零件2的吸附取出。
之后,通过由头移动装置290将头框架81沿着图示X轴方向移动,将吸附保持电子零件2的翻转头部51移动到零件交接位置B。在该移动的过程中,进行翻转头部51的翻转动作。另外,在该翻转头部51的移动的同时、也一体地移动被固定在头框架81上的识别相机装置280。
到达零件交接位置B的翻转头部51,将吸附保持的电子零件2交接给同样被从基板安装位置C移动到零件交接位置B的安装头部20。之后,将安装头部20移动到基板安装位置C,然后进行电子零件2的向基板3的安装动作。
另一方面,将翻转头部51和识别相机装置280一体地从零件交接位置B移动到零件取出位置A,然后进行由识别相机装置280实现的其次的电子零件2的图像的摄像动作。
以后,反复进行和上述同样的动作,进行多个电子零件2的吸附取出动作以及安装动作。
(第2实施方式的效果)
根据上述第2实施方式,通过利用获得的由头移动装置290实现的翻转头部51的移动速度的高速化的情况,使头框架81不仅支撑翻转头部51,还支撑进行电子零件2的图像的摄像的识别相机装置280,可以通过头移动装置290,驱动翻转头部51和识别相机装置280的X轴方向的移动。
这样的构成,与如图19的示意说明图所示的上述第1实施方式的电子零件安装装置101的构成那样,零件供给部4分别具备驱动翻转头部51的移动的头移动装置90和驱动识别相机装置150的相机部151的移动的相机移动装置152的情况相比,可以使识别相机装置280的构成更简单,同时可降低装置整体的成本。
另外,即便在这样头移动装置290一起承担识别相机装置280和翻转头部的X轴方向的移动的情况下,由于将由头移动装置290实现的翻转头部51以及识别相机装置280的移动速度高速化(例如,移动速度:1m/0.5秒),因此可以在由安装头部20实现的电子零件2的安装动作之间进行其次被吸附保持的电子零件2的图像的摄像动作、该电子零件2的吸附保持动作、以及翻转头部51的从零件取出位置A到零件交接位置B的移动动作,并不会增加零件安装动作所需的时间。
因而,在电子零件安装装置中,一面可以进行有效的电子零件的供给动作以及安装动作,一面使其结构简单化,并可获得成本的降低。
再者,通过将上述各种实施方式中的任意的实施方式适当地组合在一起,可起到各自具有的效果。
本发明,参照附图与较好的实施方式相关地充分地做了记载,但对于熟练该技术的人而言,各种变形和修正是不言而喻的。应该理解的是那样的变形和修正,只要不脱离由附加的权利要求规定的本发明的范围,都包含在其内。
Claims (11)
1.一种零件供给头装置,该零件供给头装置(50、250),在零件取出位置(A),将排列在零件配置部(12)的零件(2)以该零件(2)的位于向基板(3)上安装一侧的安装侧表面(2a)来保持,使上述被保持的零件移动到零件交接位置(B),同时将上述零件的上述安装侧表面翻转,在上述零件交接位置将上述零件交接给安装头部(20),并可由上述安装头部向上述基板安装上述零件,这种零件供给头装置具备:
头部(51),其具有可解除地保持上述零件的保持部(52)、和使上述保持部以其轴心(P)为旋转中心旋转的旋转装置(53);
头翻转装置(60),其具有可沿着上述保持部的上述轴心的方向升降地支撑上述头部的同时还可导引上述升降的升降支撑导引部(42),并在沿与上述保持部的上述轴心大致正交的方向配置的翻转中心(R),经由上述升降支撑导引部使上述头部翻转,然后使上述保持部在沿着其上述轴心的方向翻转;
头升降装置(70),其一边被上述升降支撑导引部导引,一边使上述头部在沿着上述保持部的上述轴心的方向上升降,从而使上述保持部升降;
头支撑部(81),其支撑上述头升降装置以及上述头翻转装置;
头移动装置(90、290),其在上述零件取出位置和上述零件交接位置之间使上述头支撑部移动,
将上述翻转以及上述升降的对象即上述头部,与上述头翻转装置以及上述头升降装置单独构成,由上述头翻转装置实现的上述头部的翻转,以不将上述头升降装置翻转的方式进行,由上述头升降装置实现的上述头部的升降,以不将上述头翻转装置升降的方式进行。
2.如权利要求1所述的零件供给头装置,其中,上述头升降装置具备:
凸轮部(72),其具有作为偏心轴(Q)的被配置在与上述保持部的上述轴心大致正交的方向上的旋转中心,进行围绕上述旋转中心的偏心的旋转运动;以及
升降用驱动装置(71),其使上述凸轮部围绕上述旋转中心旋转运动;
凸轮从动部(73),其被设在上述头部上,将上述凸轮部的上述偏心的旋转运动变换成沿着上述保持部的上述轴心的方向上的上述升降往复运动。
3.如权利要求2所述的零件供给头装置,其中,
上述凸轮部具备凸轮曲线部(72a),该凸轮曲线部(72a)连续形成在上述偏心轴的周围,用于将上述旋转运动传递给上述凸轮从动部;
上述凸轮曲线部具有与上述凸轮从动部触接的触接部和与上述触接部连续形成的触接退避部,该触接退避部用于避开与上述凸轮从动部的上述触接。
4.如权利要求3所述的零件供给头装置,其中,可以在避开上述头升降装置的上述凸轮部和上述凸轮从动部的上述触接的状态下由上述头翻转装置进行上述头部的翻转。
5.如权利要求4所述的零件供给头装置,其中,上述头升降装置还具备旋转载荷部(76),该旋转载荷部对避开了上述凸轮部和上述凸轮从动部的上述触接的状态的上述凸轮部的旋转运动赋予旋转载荷。
6.如权利要求2所述的零件供给头装置,其中,上述头升降装置的上述凸轮部的上述旋转中心以及上述头翻转装置的上述翻转中心被相互配置在与上述头移动装置的移动方向(X)大致正交的方向(Y)上。
7.如权利要求1所述的零件供给头装置,其中,在与上述保持部的上述轴心大致正交、且与上述头移动装置的移动方向大致正交的方向(Y)上,还具备使上述头支撑部移动的头支撑部移动装置(80)。
8.如权利要求1所述的零件供给头装置,其中,上述升降支撑导引部是具有轨道部和轨道卡合部的LM导轨(42),该轨道部被装配在上述头部或上述头翻转装置其中任意一个上,该轨道卡合部被装配在其中任意另一个上,且被卡合在上述轨道部上而可以一边被导引一边移动。
9.如权利要求1所述的零件供给头装置,其中,
还具备进行被排列在上述零件配置部的上述零件图像的摄像,并识别上述零件配置部的该零件的配置的零件识别装置(280);
上述零件识别装置被上述头支撑部支撑,通过上述头移动装置(290)而可以与上述头支撑部一同移动。
10.一种零件供给装置,其中,具备:
权利要求1所述的零件供给头装置(50);
上述零件配置部(12),其可以取出地在上述头部排列多个上述零件;
零件供给收纳部(10),其以可以将上述各个零件配置到上述零件配置部中的方式收纳上述各个零件。
11.一种零件安装装置,其中,具备:
权利要求10所述的零件供给装置(4);
可解除地保持上述零件的上述安装头部(20);
可解除地保持上述基板的基板保持部(28);以及
进行上述基板保持部和上述安装头部定位的定位装置(26)。
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