CN103416115B - 安装头和元件安装设备 - Google Patents

Abstract

一种安装头（16），包括：各自设有抽吸喷嘴（22）的杆件（23）、用于分别进行杆件（23）的转动运动的转动驱动马达（24）、以及垂直运动驱动马达（25），所述垂直运动驱动马达（25）被布置为以与杆件（23）的交错布置的相对方向呈交错布置，并适于分别进行杆件（23）的垂直运动。转动驱动马达（24）直接驱动杆件（23），且垂直运动驱动马达（25）将移动杆件（23）与转动驱动马达（24）一起上下。

Description

安装头和元件安装设备

技术领域

本发明涉及一种安装头以及设有该安装头的元件安装设备，该安装头具有沿垂直方向延伸且在其下端各自设有抽吸喷嘴的多个杆件。

背景技术

元件安装设备包括：用于将板定位的板定位部分、用于供给元件的元件供给部分、以及用于抽吸从元件供给部分供给的元件并将元件安装在板上的安装头。安装头具有多个杆件，多个杆件沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴。

在上述元件安装设备的安装头中，允许杆件沿垂直方向移动并绕垂直轴线转动。安装头设有多个垂直运动驱动单元（例如马达）和一个或多个转动驱动马达，多个垂直运动驱动单元用于沿垂直方向分别移动杆件，一个或多个转动驱动马达用于同时转动多个杆件。转动驱动马达设置在安装头的端部内，且其驱动功率通过皮带传动传递到多个杆件（参见例如专利文献1）

<现有技术文献>

<专利文献>

专利文献1：JP-A-2010-93177

发明内容

<本发明所要解决的问题>

但是，在通过仅一个转动驱动马达转动多个杆件的上述常规结构中，存在如下缺点：难以进行相应杆件的精细转动控制，且在将元件安装在板上的过程中易于出现错误。因此，需要提供对应于相应杆件由此分别转动多个杆件的转动驱动马达。但是，在对应于多个杆件的转动驱动马达设置在安装头端部内的情况下，安装头整体变得庞大。因此，存在妨碍元件安装设备小型化、更不用说安装头小型化的问题。

考虑以上内容，本发明的目的是提供一种安装头和元件安装设备，其中可进行杆件的精细转动控制，同时实现安装头的小型化。

<解决问题的手段>

根据本发明的安装头包括：多个杆件，该多个杆件沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴，杆件以交错布置被布置成两排；多个转动驱动马达，该多个转动驱动马达以与杆件的交错布置相同的交错布置被布置成两排，并适于分别进行杆件的转动运动；以及多个垂直运动驱动单元，该多个垂直运动驱动单元以与杆件的交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排，并适于分别进行杆件的垂直运动。

此外，根据本发明的安装头是上述安装头，且其特征在于，转动驱动马达的方向向下的驱动轴连接到杆件，由此由转动驱动马达直接驱动所述杆件。

此外，根据本发明的安装头是上述安装头，且其特征在于，垂直运动驱动单元将杆件与转动杆件的转动驱动马达一起上下移动。

此外，根据本发明的元件安装设备包括用于定位板的板定位部分、用于供给元件的元件供给部分、以及安装头，该安装头用于抽吸从元件供给部分供给的元件并将元件安装在由板定位部分定位的板上，其中安装头包括：多个杆件，该多个杆件沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴，杆件以交错布置被布置成两排；多个转动驱动马达，该多个转动驱动马达以与杆件的交错布置相同的交错布置被布置成两排，并适于分别进行杆件的转动运动；以及多个垂直运动驱动单元，该多个垂直运动驱动单元以与杆件的交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排，并适于分别进行杆件的垂直运动。

此外，根据本发明的元件安装设备是上述元件安装设备，且其特征在于，转动驱动马达的方向向下的驱动轴连接到杆件，由此由转动驱动马达直接驱动所述杆件。

还有，根据本发明的元件安装设备是上述元件安装设备，且其特征在于，垂直运动驱动单元将杆件与转动杆件的转动驱动马达一起上下移动。

<本发明的优点>

根据本发明，设置在安装头内的多个杆件以交错布置被布置成两排，且用于分别进行杆件的转动运动的多个转动驱动马达以与这些杆件的交错布置相同的交错布置被布置成两排。另一方面，用于分别上下移动杆件的多个垂直运动驱动单元以与杆件的交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排。此外，转动驱动马达未附连到安装头的端部，而是被包含在安装头内。结果，能够分别转动杆件，由此进行杆件的精细转动控制，同时实现安装头的小型化。

附图说明

图1是根据本发明的实施例中元件安装设备的主要部件的透视图。

图2是安装头的透视图，所述安装头被设置在根据本发明的实施例的元件安装设备中。

图3的（a）是根据本发明实施例中安装头的正视图，图3的（b）是安装头的侧视图，而图3的（c）是安装头的俯视图。

图4是根据本发明的实施例的安装头的分解透视图。

图5是由根据本发明实施例元件安装设备实施的元件安装作业的步骤的流程图。

图6的（a）和（b）是根据本发明的实施例的安装头的侧视图。

图7的（a）和（b）是根据本发明的实施例的安装头的侧视图。

图8是根据本发明的实施例的安装头的透视图。

图9是根据本发明的实施例的安装头的透视图。

具体实施方式

现将参照附图描述本发明的实施例。图1所示的元件安装设备1重复执行一系列操作，包括：输送和定位从未示出的上游步骤侧的装置（例如焊料印刷机、另一元件安装设备）输送的板2；将元件（电子元件）4安装到已经定位的板2的电极部分3上；以及将其上已安装元件4的板2输送到位于下游步骤侧的装置（例如另一元件安装设备、测试机器、回流炉）。在以下说明中，为了便于解释，输送板2的方向称为X-轴方向（从操作员OP看的左右方向），且在水平面内垂直于X-轴的方向称为Y-方向（从操作员OP看的前后方向）。此外，垂直方向称为Z-轴方向。

在图1中，元件安装设备1包括板输送传送器12，该板输送器12设置在基台11的中部内并沿X-轴方向延伸。该板输送传送器12接收从位于上游步骤侧的装置输送的板2，并沿X-轴方向输送板2，并然后将板2定位在预定作业位置。板输送传送器12在该元件安装设备1中用作板定位部分。基部台11沿Y-轴方向在其端部设有馈送器基部13。多个元件馈送器14可拆卸地安装在该馈送器基部13上。相应的元件馈送器14将元件4供给到元件供给端口14a，并在该元件安装设备1中用作元件供给部分，元件供给端口14a靠近板输送传送器12被设置在元件馈送器14的端部处。

包括矩形坐标系的自动机械在内的头移动机构15设置在基部台11上，且安装头16适于通过该头移动机构15在该基部台11上方的区域内移动。具有方向向下摄像领域的板摄像头17附连到安装头16。具有方向向上摄像领域的元件摄像头18在板输送传送器12与馈送器基部13之间的区域设置在基部台11上。

如图2和图3的（a）、（b）、（c）所示，安装头16包括：多个（在该实施例中四个）杆件23，杆件23沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴22；多个（在该实施例中四个）转动驱动马达24，转动驱动马达24用于分别进行这四个杆件23绕垂直轴线的转动运动；以及多个（在该实施例中四个）垂直运动驱动马达25，作为分别进行这四个杆件23的垂直运动的垂直运动驱动单元，所有这些都设置在基部件21的前表面21a上，基部件21呈连接到头移动机构15的平坦形状。

在图2和图3的（a）、（b）、（c）中，沿水平方向延伸的固定板31沿垂直方向在中间位置设置在基部件21的前表面21a上。此外，沿水平方向延伸并沿侧向方向平行布置的四个移动板33在固定板31下方设置在基部件21的前表面21a上。引导件34设置在沿垂直方向延伸并沿横向平行布置的基部件21的前表面21a上。通过这些引导件34引导移动板33，并允许移动板33沿垂直方向移动。

在图3的（a）、（b）、（c）和图4中，四个转动驱动马达24以交错布置以前后两排各自安装在四个移动板33上。转动驱动马达24被以如下方式安装，使得其向下延伸的驱动轴24a各自沿垂直方向（沿厚度方向）穿过移动板33，且杆件23的上端部分各自附连到转动驱动马达24的驱动轴24a。在该实施例中，四个转动驱动马达24一个接一个设置在四个移动板33上。当移动板33中的一个移动板上下移动时，安装在相关移动板33上的转动驱动马达24中的一个转动驱动马达上下移动，且因而，杆件23也上下移动。此外，当转动驱动马达24的驱动轴24a转动时，连接到相关驱动轴24a的杆件转动。

在图2和图3的（a）、（b）、（c）中，四个垂直运动驱动马达25以与四个杆件23的交错布置的相对方向的交错布置以前后两排设置在固定板31的上表面上。垂直运动驱动马达25被以如下方式安装，使得作为其转动轴的滚珠丝杠25a各自从上向下穿过固定板31。垂直运动驱动马达25的滚珠丝杠25a各自与从滚珠丝杠25下方直接嵌入移动板33的螺母25b螺纹连接。因而，当通过驱动垂直运动驱动马达25而使滚珠丝杠25a绕垂直轴线转动时，移动板33沿引导件34随螺母25b一起上下移动，螺母25b与滚珠丝杠25a螺纹连接。然后，附连到移动板33的杆件23与转动驱动马达24一起上下移动。

具体来说，安装头16包括：多个杆件23，该多个杆件23沿垂直方向延伸并在其下端设有抽吸喷嘴22，并以交错布置布置成两排；多个转动驱动马达24，该多个转动驱动马达24以与这些杆件23的交错布置相同的交错布置布置成两排，并适于分别进行杆件23的转动运动；以及多个垂直运动驱动马达25，该多个垂直运动驱动马达25以与杆件23的交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排，并适于分别上下移动杆件23。此外，转动驱动马达24使其方向向下的驱动轴24a连接到杆件23，由此直接驱动杆件23。同时，垂直运动驱动马达25与转动驱动马达24一起上下移动杆件23，转动驱动马达24转动杆件23。

如图4所示，固定板31在四个转动驱动马达24正上方的四个位置处设有切口部分31a，切口部分31a具有稍大于每个转动驱动马达24的外形的尺寸，四个转动驱动马达24被布置为以交错布置。这样，可避免转动驱动马达24的上部与固定板31之间的干扰（还参见图2）。

在图1中，通过设置在元件安装设备1内的控制单元40执行如下操作和控制：通过板输送传送器12输送和定位板2的操纵、通过板馈送器14供给元件4的操作、通过头移动机构15的移动安装头16的操作、通过转动驱动马达24的转动杆件23的操作、通过垂直运动驱动马达25的垂直移动杆件23的操作、通过设置在安装头16内的抽吸机构35藉由抽吸喷嘴22抽吸元件4的操作、通过板摄像头17的摄像操作的控制、以及通过元件摄像头18的摄像操作的控制。此外，通过板摄像头17的摄像操作得到的图像数据和通过元件摄像头18的摄像操作得到的图像数据传递到控制单元40，并在控制单元40中的图像识别部分40a内被识别。

为了使用具有上述结构的元件安装设备1进行将元件4安装到在板2上电极部分3的元件安装作业，控制单元40首先致动板输送传送器12以接收从位于元件安装设备1的上游步骤侧的装置输送的板2。然后，将板2输送到元件安装设备1，并定位在预定作业位置（图5中的步骤ST1）。

在板2已经定位之后，控制单元40将安装头16，由此将板摄像头17移动到板2上方的位置，并允许板摄像头17对板2上的一对板标记2m（图1）进行摄像，由此进行图像识别。然后将板标记2m的位置与先前设定的参考位置比较，计算板2与参考位置的位置偏差（见图5的步骤ST2）。

在已经计算板2与参考位置的位置偏差之后，控制单元40致动元件馈送器14，由此将元件4供给到元件馈送器14的元件供给端口14a（图5的步骤ST3）。然后，控制单元40将安装头16定位在元件馈送器14上方，并允许抽吸喷嘴22抽吸（拾取）已经供给到元件馈送器14的元件供给端口14a的元件4（图5的步骤ST4）。

在由抽吸喷嘴22进行的元件4的抽吸操作中，控制单元40选择性地致动垂直运动驱动马达25中的一个垂直运动驱动马达，从而由此使杆件23上下移动（图6的（a）至图6的（b），或者图7的（a）至图7的（b）。参见图6的（a）和图7的（b）中的箭头标记A）。在通过控制抽吸机构35由抽吸喷嘴22抽吸元件4之后，致动垂直运动驱动马达25以由此将已经降低的杆件23向上移动到初始位置。

在元件4已由相应抽吸喷嘴22抽吸之后，控制单元40移动安装头16，使得已经抽吸的所有元件4可经过元件摄像头18上方的区域，并允许元件摄像头18摄取元件4的图像。然后，基于图像摄取的结果，进行图像识别（图5中的步骤ST5），并计算相应元件4相对于抽吸喷嘴22的位置偏差（抽吸偏差）（图5中的步骤ST6）。

在计算元件4相对于抽吸喷嘴22的位置偏差（抽吸偏差）之后，控制单元40将安装头16定位在板2上方，并使已由抽吸喷嘴22抽吸的元件4与板2上的电极部分3接触。然后，重复将真空压力供给释放到抽吸喷嘴22的操作，控制单元40将所有已抽吸的元件4安装到板2上（图5中的步骤ST7）。在该步骤ST7中，控制单元40修正抽吸喷嘴22相对于板2的位置，从而可修正在步骤ST2中得到的板2的位置偏差和在步骤ST6中得到的元件4的抽吸偏差。抽吸喷嘴22的位置修正包括抽吸喷嘴22的转动修正。当抽吸喷嘴22转动时，已通过垂直运动驱动马达25向下移动的杆件23通过转动驱动马达24绕垂直轴线转动（见图8或9。参见这些图中的箭头标记B）。

在元件4安装在板2上之后，控制单元40判断是否已完成了待安装在板2上的所有元件4的安装（参见图5的步骤ST8）。在待安装在板2上的所有元件4的安装尚未完成的情况下，控制单元40返回步骤ST3。在已完成待安装在板2上的所有元件4的安装的情况下，控制单元40致动板输送传送器12，由此从元件安装设备1输送板2（图5中的步骤ST9）。

根据本发明，设置在安装头16上的多个杆件以交错布置被布置成两排，且用于分别进行杆件23的转动运动的多个转动驱动马达24以与这些杆件23的交错布置相同的交错布置被布置成两排。另一方面，用于分别上下移动杆件23的多个垂直运动驱动马达25以与杆件23的交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排。此外，转动驱动马达24未附连到安装头16的端部，而是包含在安装头16内。结果，能够分别转动杆件23，由此进行杆件23的精细转动控制，同时实现安装头16的小型化。此外，抽吸喷嘴22以与杆件23相同的方式在俯视图内被布置为呈交错布置。结果，能够抽吸具有较大尺寸的元件4而不与相邻抽吸喷嘴22干扰，且因此安装头16有利地还适于较大尺寸元件4的安装。

此外，通过将每个转动驱动马达24的方向向下的驱动轴24a直接连接到杆件23而将每个转动驱动马达24构造成直接驱动杆件23。结果，与通过带传动将转动驱动马达24的驱动力传递到杆件23的结构相比，显著提高杆件23的转动控制精度。

此外，每个垂直运动驱动马达25构造成与转动杆件23的转动驱动马达24一起上下移动杆件23。结果，与转动驱动马达24固定到基部件21、且当杆件上下移动时杆件23相对于转动驱动马达24沿垂直方向相对移动的结构相比，可得到更简单的结构。因此，可显著降低制造成本。

在上述实施例中，马达（垂直运动驱动马达25）示出为垂直运动驱动单元，用于分别进行多个杆件23的垂直运动。但是，应当指出，除了这些马达，垂直运动驱动单元可包括上下移动垂直延伸活塞、由此上下移动连接到活塞的移动板33的气压缸等。

本发明基于2012年3月12日提交的日本专利申请（申请号2012-054153），其内容以引用的方式纳入本文。

<工业实用性>

根据本发明，提供一种安装头和元件安装设备，其中可实现杆件的精细转动控制，同时实现安装头的小型化。

<附图标记和符号的描述>

1元件安装设备

2板

4元件

12板输送传送器（板定位部分）

14部件馈送器（元件供给部分）

16安装头

22抽吸喷嘴

23杆件

24转动驱动马达

24a驱动轴

25垂直运动驱动马达（垂直运动驱动单元）

Claims (6)

1.一种安装头，其特征在于，包括：

多个杆件，所述多个杆件沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴，所述杆件以交错布置被布置成两排；

多个转动驱动马达，所述多个转动驱动马达以与所述杆件的所述交错布置相同的交错布置被布置成两排，并适于分别进行所述杆件的转动运动；以及

多个垂直运动驱动单元，所述多个垂直运动驱动单元以与所述杆件的所述交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排，并适于分别进行所述杆件的垂直运动。

2.根据权利要求1的安装头，其中，所述转动驱动马达的方向向下的驱动轴连接到所述杆件，由此由所述转动驱动马达直接驱动所述杆件。

3.根据权利要求1或2的安装头，其中，所述垂直运动驱动单元将所述杆件与转动所述杆件的所述转动驱动马达一起上下移动。

4.一种元件安装设备，包括用于定位板的板定位部分、用于供给元件的元件供给部分、以及安装头，所述安装头用于抽吸从所述元件供给部分供给的所述元件并将所述元件安装在由所述板定位部分定位的所述板上，

其特征在于，所述安装头包括：

多个杆件，所述多个杆件沿垂直方向延伸并在其下端各自设有抽吸喷嘴，所述杆件以交错布置被布置成两排；

多个转动驱动马达，所述多个转动驱动马达以与所述杆件的所述交错布置相同的交错布置被布置成两排，并适于分别进行所述杆件的转动运动；以及

多个垂直运动驱动单元，所述多个垂直运动驱动单元以与所述杆件的所述交错布置的相对方向的交错布置被布置成两排，并适于分别进行所述杆件的垂直运动。

5.根据权利要求4的元件安装设备，其中，所述转动驱动马达的方向向下的驱动轴连接到所述杆件，由此由所述转动驱动马达直接驱动所述杆件。

6.根据权利要求4或5的元件安装设备，其中，所述垂直运动驱动单元将所述杆件与转动所述杆件的所述转动驱动马达一起上下移动。