CN101636072A - 电子部件安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子部件安装装置，其不仅与被吸附并安装的电子部件的外形及大小对应，还与电子部件的重量相对应，进行吸附嘴等吸附单元的选定，以及安装动作的设定。自重支撑弹簧(5)抵消可上下自由移动的吸附机构部的重量。负载传感器(7)检测所施加的压力的大小。施压弹簧(6)向该负载传感器施加与吸附机构部的上下的移动量相对应的压力。由此，构成测定在吸附嘴(2)上吸附的电子部件(1)的重量的机构部，基于由负载传感器(7)检测到的施压大小，测定在吸附嘴(2)上吸附的电子部件(1)的重量。

Description

电子部件安装装置

技术领域

本发明涉及一种电子部件安装装置，其由吸附嘴吸附各种不同的电子部件并使其移动，安装到基板的对应位置上。

背景技术

当前，吸附电子部件并使其移动的吸附嘴，在安装电子部件前，与电子部件的外形及大小相对应而预先更换为直径适当的吸附嘴。

因此，用户在安排各电子部件的安装动作时，与要安装的电子部件的大小相对应，指定所使用的吸附嘴种类(直径)，同时设定吸附嘴的吸附保持力，或者进行在部件吸附动作时、部件吸附后向搭载位置移动时、或搭载动作时等，安装头部向沿基板输送方向的X轴方向、与X轴方向正交的Y轴方向、沿垂直方向的Z轴方向的速度的设定，或者以沿Z轴方向的θ轴为中心的吸附嘴的旋转速度的设定。

在这里，如专利文献1所示，考虑安装了不是预想的吸附嘴的情况。例如，应该安装内置弹簧的吸附嘴，该弹簧用于吸收因与电子部件接触而产生的冲击，但如果安装了没有该弹簧的吸附嘴，则电子部件的吸附姿势不稳定，电子部件向基板的搭载精度恶化。

由此，在专利文献1中，对在头部上安装的吸附嘴的种类进行识别。例如，对安装的吸附嘴进行拍摄并进行识别。

专利文献：日本国特开2007-242755号公报(图1)

发明内容

但是，最近，使用重量大且高密度的电子部件，在具有这种重量的电子部件的情况下，仅由电子部件的外形及大小选择吸附嘴，无法选择合适的吸附嘴，不能正确地设定吸附保持力。

并且，由于与吸附嘴直径相对应而吸附保持力改变，所以很难选择合适的吸附嘴，无法判断所得到的吸附保持力，根据情况而存在以下问题，即，会发生在电子部件吸附时无法吸附电子部件，或者电子部件错位，或者落下等现象。

并且，无法与电子部件的吸附状况相对应，正确地设定吸附嘴的吸附保持力，以及吸附动作时、部件吸附后安装头部移动时、或搭载动作时，X轴、Y轴、Z轴、θ轴等的安装头部的各移动轴的速度，因此，存在以下问题，即，会发生在部件吸附时无法吸附部件、电子部件错位、落下等现象。

本发明是为了解决所述现有问题而提出的，其课题是提供一种电子部件安装装置，其不仅由吸附安装的电子部件的外形及大小，还可以与电子部件的重量相对应而选定吸附嘴等吸附单元，进行安装动作的设定。

本发明是一种电子部件安装装置，其在由安装头部所具有的吸附嘴吸附电子部件之后，使吸附嘴移动至基板上的相应位置，对吸附的电子部件进行安装，其特征在于，具有部件重量测定机构，该部件重量测定机构包含：吸附机构部，其吸附电子部件；吸附嘴基座，其可上下自由移动地保持所述吸附机构部；自重支撑弹簧，其抵消所述吸附机构部的重量；负载传感器，其检测施加的压力的大小；以及施压弹簧，其向所述负载传感器施加与所述吸附机构部的上下移动的移动量相对应的压力，基于由所述负载传感器检测出的施加压力的大小，测定在吸附机构部上吸附的电子部件的重量。由此，可以解决上述问题。

在这里，与由所述部件重量测定机构部测定的电子部件的重量相对应，求出电子部件的吸附保持力、最佳的吸附嘴的选择、以及电子部件吸附后的安装头部的X轴、Y轴、Z轴、θ轴的各移动轴的速度中的至少某一个的适当值，基于该适当值，进行部件搭载动作的设定。

发明的效果

根据本发明，可以测定被吸附嘴吸附的部件的重量。并且，按照测定的重量，自动地求出吸附保持力，与部件的外形及大小相配合，判断最佳的吸附嘴。并且，可以按照该测定的重量，适当地设定吸附嘴吸附保持力，以及吸附动作时、电子部件吸附后安装头部移动时或搭载动作时，X轴、Y轴、Z轴、θ轴等的安装头部的各移动轴的速度。因此，可以防止电子部件的未吸附、部件错位及部件落下，可以提高搭载的可靠性和品质。

并且，可以按照该测定重量，发现不正确的最佳吸附嘴的判断和设定。而且，通过依次求出搭载部件的最佳条件并进行生产，可以避免生产节拍的失误。

附图说明

图1是使用了本发明的实施方式的电子部件安装装置的示意俯视图。

图2是上述实施方式的主要部分的部件重量测定机构部的侧视图。

图3是表示所述实施方式的控制关系的硬件构成的框图。

图4是表示在所述实施方式中生产程序的优化处理的流程图。

图5是在所述实施方式的部件重量测定机构部中，吸附嘴的前端与电子部件接触的状态的侧视图。

图6是所述实施方式的部件重量测定机构部中，吸附电子部件的吸附嘴上升的状态的侧视图。

图7是表示在所述实施方式中，施压弹簧向负载传感器施加的压力的时序图。

图8是表示在所述实施方式中，用于求出吸附保持力(F)的已设定值的线图。

图9是表示在所述实施方式中的吸附保持力(F)及可吸附最大重量(Max_m)的计算结果的一个例子的表。

图10是表示在所述实施方式中的加速度条件的一个例子的表。

图11是表示在实施方式中的XY轴可移动最大重量(Max_mXY)的计算结果的一个例子的表。

图12是表示在所述实施方式中的Z轴可移动最大重量(Max_mZ)的计算结果的一个例子的表。

图13是表示在所述实施方式中的θ轴可移动最大重量(Max_mθ)的计算结果的一个例子的表。

具体实施方式

以下利用图示，详细说明本发明的实施方式。

在图1中，X轴方向是沿基板输送方向的方向，Y轴方向是与基板输送方向正交的水平方向，Z轴方向是沿垂直方向的方向。并且，θ轴沿着Z轴方向。

安装电子部件1的基板10如箭头IN所示，从左侧搬入，部件安装完成后，如箭头OUT所示从右侧搬出。在基板10上，印刷了用于检测安装时的基板位置的标记10a。

此外，相对于安装时的基板位置，在图1中的下侧位置，配置用于供给比较小而重量轻的电子部件的带式供给器12。该带式供给器12，一边逐渐抽出卷绕在卷盘上的供给带12a(图2)，一边将在长度方向上等间隔地嵌入的多个电子部件1一个一个地按顺序供给。

并且，相对于安装时的基板位置，在图1中的上侧的左端，配置用于供给比较大而重的电子部件1的托盘架13。另外，在该托盘架13的右侧配置带式供给器12。

另外，部件废弃箱14及回收带19，用于对暂时吸附在吸附嘴2上的电子部件1进行废弃或者回收，而不将其搭载在基板10上。通常，通过回收带19对高价的电子部件1进行回收，将其它部件废弃在部件废弃箱14内。

安装头部11具有安装了4个吸附嘴2的头部分11a，和安装了1个吸附嘴2的头部分11b。与头部分11a相比，头部分11b更容易安装吸附保持力大的吸附嘴2。安装在安装头部11上的吸附嘴2，利用真空机构25(图3)吸附电子部件1。在本实施方式中，在该真空机构25中，包含利用供给的压缩空气而产生负压的喷射器、利用该负压吸附电子部件1的吸附嘴2、以及除此之外的各种切换阀。这些切换阀由控制部32(图3)控制。

另外，在图1中，17是安装头部原点基准。由安装在安装头部11上的后述的CCD照相机15a、15b，对该安装头部原点基准17中的原点标记17a及17b进行拍摄，以正确地设定安装头部11的X轴原点及Y轴原点。

在图2中，安装头部11中，吸附嘴2对粘贴在带式供给器12的供给带12a上或收容在托盘架13的电子部件1进行吸附。

该吸附嘴2在轴向上以大于或等于一定值的负载，嵌合在吸附嘴轴3的下端(前端)，或者从其上拆下。在吸附嘴更换部16内收容的该吸附嘴2的位置上，嵌合或者拆下该吸附嘴2，从而可以更换。

另外，吸附嘴轴3经由轴承4a安装于吸附嘴托架4上，可以在围绕该轴线的θ轴方向上转动。与之相对，吸附嘴基座8可以在安装头部11上，在铅垂的Z轴方向上移动。

相对于吸附嘴基座8，吸附嘴托架4可以自由地上下移动，由此，由吸附嘴2、吸附嘴轴3、轴承4a及吸附嘴托架4构成的吸附机构部，可上下自由移动地被保持在吸附嘴基座8上。

在吸附嘴基座8上配置自重支撑弹簧5，支撑可上下自由移动的吸附嘴托架4的下端，利用其弹力抵消包含吸附嘴托架4在内的吸附机构部的重量。并且，在吸附嘴托架4的上端配置施压弹簧6，与包含吸附嘴托架4在内的吸附机构部的上下移动量相对应，施压弹簧6利用其弹力，对于配置在施压弹簧6的另一端(上端)的负载传感器7施加压力。负载传感器7检测利用吸附机构部的上下移动而由施压弹簧6施加的压力的大小，向控制部32输出与该施加压力的大小相对应的信号。

通过这些吸附机构部、自重支撑弹簧5、施压弹簧6、负载传感器7及吸附嘴基座8，构成使用了本发明的部件重量测定机构部。

安装头部11，利用图3所示的安装有X轴电动机21的未图示的X轴机构部，沿箭头所示的X轴方向进行轴移动，利用分别安装有Y轴电动机22a及22b的未图示的Y轴左侧机构部及Y轴右侧机构部，沿图1所示的箭头Y_L及箭头Y_R的Y轴方向进行轴移动。并且，利用内置于该安装头部11内的安装有Z轴电动机23的未图示的Z轴机构部，沿Z轴方向进行轴移动，利用安装有θ轴电动机24的未图示的θ轴驱动机构，沿θ轴方向进行轴移动。

在这里，在图1中的头部分11a中，具有未图示的多线状激光传感器(multi laser line sensor)，其用于测定该头部分11a中可以同时吸附的4个电子部件1的各自的吸附位置。并且，在头部分11b中具有未图示的线状激光传感器(laser line sensor)，其用于测定由该头部分11b吸附的电子部件1的吸附位置。这些多线状激光传感器及线状激光传感器所输出的信号，被输入至激光识别装置34(图3)。

激光识别装置34，基于多线状激光传感器或者线状激光传感器输出的信号，测定在该吸附嘴2上吸附的电子部件1的与θ轴正交的特定方向的剖面长度，以测定在吸附嘴2上的吸附位置。

并且，在电子部件安装装置中，如图1所示，具有CCD(ChargeCoupled Device)照相机15c、15d，其从下方对吸附在吸附嘴2上的电子部件1进行拍摄。在头部分11a的图1中左边和头部分11b的右边，分别设置CCD照相机15a、15b。这些CCD照相机15a、15b从上方对基板10的基准标记10a、安装头部原点基准17的原点标记17a及17b进行拍摄，从而正确地掌握并设定基板10的搬入位置和安装头部11的原点位置。

如图3所示，这些CCD照相机15a～15d与A/D(Analog toDigital)变换器27a连接，该A/D变换器27a内置于具有CPU(CentralProcessing Unit)27c及存储器27b的图像识别装置27中。该图像识别装置27构成下述系统，即，测定由CCD照相机15a～15d拍摄的电子部件1、基板10上的基准标记10a的尺寸及中心位置、以及以θ轴为中心的电子部件1的旋转角。该图像识别装置27经由存储装置26接受来自控制部32的指示。

该控制部32内置有CPU、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)，与键盘28、鼠标29、画面显示装置30连接。该画面显示装置30还与图像识别装置27连接。并且，该控制部32与上述的X轴电动机21、Y轴电动机22a及22b、Z轴电动机23、θ轴电动机24、真空机构25、激光识别装置34、存储装置26连接。该控制部32对电子部件安装装置的安装动作整体进行控制。

图4示出的流程图所表示的处理，主要由控制部32执行。

首先在步骤S101中启动程序编辑处理，直到步骤S112为止，不仅对应于电子部件1的外形和大小，还与部件重量相对应，开始优化生产程序的处理。另外，在步骤S102中执行吸附保持力测定处理，直到使用部件重量测定机构部的步骤S106为止。

在步骤S103中，基于在电子部件安装装置中预先进行的、与部件外形及大小相对应的吸附嘴2选择的设定，安装用于吸附要安装的部件的吸附嘴2。

并且，在步骤S104中，使Z轴下降至带式供给器12和托盘架13中的部件吸附位置，吸附要安装的电子部件1。为了吸附电子部件1，如图5所示，成为吸附嘴2的前端与电子部件1接触的状态。由于吸附嘴2的前端按压在电子部件1上，所以与上述图2的状态相比较，如图5所示，自重支撑弹簧5伸长，压缩施压弹簧6，向负载传感器7施加的压力增加。与该施压的大小相对应，安装头部11中的吸附嘴托架4的高度(位置)，与无负载时的图2时相比，上升L1。

如果在步骤S105中使Z轴上升，则在步骤S 106中，利用本实施方式的部件重量测定机构部，测定将要安装的电子部件1的重量。如果在吸附电子部件1的状态下使Z轴上升，则成为图6所示的状态。在该状态下，与上述图2的状态相比，利用正在吸附的电子部件1的重量，向下牵引吸附嘴2。因此，如图所示，自重支撑弹簧5被压缩，施压弹簧6伸长，对负载传感器7施加的压力减小。与该施压的大小相对应，安装头部11中的吸附嘴托架4的高度(位置)，与无负载时的图2时相比，下降L2。

如图6所示，如果安装头部11上升而吸附中的电子部件1从供给带12a分离，则按照与施压弹簧6的施压减少程度相对应的、从负载传感器7输入的信号，控制部32测定吸附中的电子部件1的重量。

在图7所示的时序图中，时刻t1如图2所示，是电子部件1吸附前的状态。时刻t2如图5所示，是将吸附嘴2的前端按压在电子部件1上的状态，图7中的负载g1相当于该按压的应力。时刻t3如图6所示，是在吸附电子部件1的状态下使Z轴上升的状态，图7中的负载g2相当于吸附中的电子部件1的重量。

如果测定了电子部件1的重量，则在步骤S107中，利用控制部32，按照该测定值或者图8所示的已测定值，由下面的(1)式求出适当的吸附保持力(F)。并且，由(2)式，可以求出可吸附最大重量(Max_m)。并且，如果求得这些吸附保持力(F)及可吸附最大重量(Max_m)，则按照图9所示的已经确定的设定条件，可以求得合适的吸附嘴2。

吸附保持力(F)＝完全负载值(P)×吸附部开口面积(S)/10

                                              ……(1)

可吸附最大重量(Max_m)

＝吸附保持力(F)/9.8/安全率(γ)×1000

                                              ……(2)

然后，在步骤108中，利用控制部32，基于如上所述求出的吸附保持力(F)、和图10所示的加速度，求得安装头部11的X轴、Y轴、Z轴、θ轴的各移动轴的可移动最大重量。并且，进行安装头部11移动时或搭载动作时的这种移动轴的适当速度的设定。

XY轴的可移动最大重量(Max_mXY)

＝摩擦系数(μ)×吸附保持力(F)/(9.8×摩擦系数(μ)+加速度(α))×1000/安全率(γ)

                                             ……(3)

Z轴的可移动最大重量(Max_mZ)

＝吸附保持力(F)/(9.8×摩擦系数(μ)+加速度(α))×1000/安全率(γ)

                                             ……(4)

θ轴的可移动最大重量(Max_mθ)

＝3×摩擦系数(μ)×吸附保持力(F)×开口部直径(D)/(部件边长(B)^2×加速度(α)+3×摩擦系数(μ)×9.8×开口部直径(D))

                                      ……(5)

图11～图13示出计算结果的一个例子。

然后，在步骤S109中，将由这些步骤S107及步骤S108得到的结果的各最佳数据反应在生产程序中。该数据是表示吸附保持力、选定的吸附嘴2、以及安装头部11的X轴、Y轴、Z轴、θ轴的各移动轴的速度的数据。

然后，在步骤S110中，进行电子部件1的搭载顺序的优化。即，与部件的重量相对应，判断是否与其它头部进行配对，对于每一个吸附、头部移动、搭载时的电子部件1，与安装头部11的X轴、Y轴、Z轴、θ轴的各移动轴的速度相对应，决定并控制电子部件1的搭载顺序，避免生产节拍的失误。

在步骤S111中，将其反应到生产程序中，并记录保存该生产程序。其后，在步骤S112中，结束由步骤S101启动的程序编辑处理。

另外，在上述中，摩擦系数，在吸附部的材质为钢材的情况下作为0.6计算，在橡胶的情况下作为1计算。一般的摩擦系数，钢对钢时为0.4～0.8的程度，橡胶对钢时为1～4的程度。此外，θ轴可移动速度，是在假设部件的形状为边长是Bmm的正方形、且厚度均匀，并且对部件中心进行吸附的情况下的值。

另外，本实施方式的电子部件安装装置，是在由安装头部11所具有的吸附嘴2吸附部件之后，使吸附嘴2移动至基板上的相应位置，对该吸附的电子部件1进行安装的电子部件安装装置，但也可以为其他方式的电子部件安装装置。例如，由吸附嘴2对电子部件1的吸附，不限于由负压的空气压力进行吸附，也可以是由进行机械动作的致动器构夹持并保持电子部件1。

此外，作为负载传感器，可以举出水晶负载传感器、压电元件(PZT)负载传感器、应变仪(变形测量仪)负载传感器、半导体负载传感器。

Claims (2)

1.一种电子部件安装装置，其在由安装头部所具有的吸附嘴吸附电子部件之后，使吸附嘴移动至基板上的相应位置，对吸附的电子部件进行安装，其特征在于，

具有部件重量测定机构，该部件重量测定机构包含：

吸附机构部，其吸附电子部件；

吸附嘴基座，其可上下自由移动地保持所述吸附机构部；

自重支撑弹簧，其抵消所述吸附机构部的重量；

负载传感器，其检测施加的压力的大小；以及

施压弹簧，其向所述负载传感器施加与所述吸附机构部的上下移动的移动量相对应的压力，

基于由所述负载传感器检测出的施加压力的大小，测定在吸附机构部上吸附的电子部件的重量。

2.根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，

与由所述部件重量测定机构部测定的电子部件的重量相对应，求出电子部件的吸附保持力、最佳的吸附嘴的选择、以及电子部件吸附后的安装头部的X轴、Y轴、Z轴、θ轴的各移动轴的速度中的至少某一个的适当值，

基于该适当值，进行部件搭载动作的设定。

Images