CN104521339B - 元件安装机 - Google Patents
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Abstract
在元件吸附装置(10)的驱动单元(41)以能够拆装的方式连接有旋转头(11)，在旋转头设有向各吸嘴支架(12)传递驱动单元的Q轴驱动机构(20)的旋转力的吸嘴旋转齿轮机构(47)。吸嘴旋转齿轮机构构成为使能够旋转地保持于旋转头的圆筒齿轮(48)与安装于各吸嘴支架的小齿轮(49)啮合，在圆筒齿轮的上端部形成有定位突起部，在该定位突起部的上表面形成有显示作为该圆筒齿轮的基准的齿轮相位的基准标记(54)。将旋转头的基准标记从其上方利用相机进行拍摄而识别基准标记的位置，并基于其识别结果，使驱动单元的齿轮相位与旋转头的齿轮相位一致而将驱动单元与旋转头连接。
Description
技术领域
本发明是涉及在旋转头(回转头)上沿其圆周方向以预定间隔且以能够下降的方式设有多个吸嘴支架的元件安装机的发明。
背景技术
旋转头型的元件安装机例如如专利文献1(日本特开2004-39818号公报)记载的那样在旋转头上沿其圆周方向以预定间隔且以能够下降的方式设置多个吸嘴支架，并分别将吸嘴向下保持于各吸嘴支架，而且，通过R轴驱动机构使旋转头绕着R轴(铅垂轴)旋转，由此使多个吸嘴支架与保持于该多个吸嘴支架的多个吸嘴一体地沿该旋转头的圆周方向回转，并在其回转轨道的预定位置上，通过Z轴驱动机构使1个吸嘴支架下降，由此进行元件的吸附/安装，通过Q轴驱动机构使各吸嘴支架绕其轴心线旋转，由此修正保持于各吸嘴支架的各吸嘴所吸附的各元件的朝向(角度)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-39818号公报
发明内容
发明要解决的课题
保持于吸嘴支架的吸嘴需要使用与所吸附的元件的种类(尺寸、形状等)对应的适当的直径尺寸/焊盘形状的吸嘴。因此，存在能够根据所吸附的元件的种类而更换保持于吸嘴支架的吸嘴的结构，但是由于无法更换旋转头，因此能够向组装于该旋转头的吸嘴支架安装的吸嘴的种类(尺寸、形状等)受到限制，能够吸附的元件的种类受到限制。
为了解决上述课题，本发明人研究了将旋转头以能够更换的方式安装于元件安装机的头移动机构上的结构，但是当将包含旋转头和R轴驱动机构、Q轴驱动机构等驱动单元在内的元件吸附装置整体从元件安装机的头移动机构拆下而进行自动更换时，所更换的装置部分变得大型化/高成本化。
因此，本发明的目的在于能够实现所更换的旋转头的小型化/低成本化、更换作业空间的省空间化。
为了解决上述课题，本发明是能够将旋转头与驱动单元分离而进行拆装、且所更换的全部旋转头能够通用驱动单元的技术思想，但是在这种情况下，当将旋转头与驱动单元分离而拆下时，成为保持于旋转头的吸嘴支架能够自由地旋转至任意齿轮相位的状态，因此在将旋转头与元件吸附装置的驱动单元连接时，需要使驱动单元的齿轮相位与旋转头的齿轮相位一致。
因此，本发明涉及的元件安装机构成为通过头移动机构使元件吸附装置移动，上述元件吸附装置具备：旋转头，设置成能够绕着沿上下方向延伸的R轴旋转；多个吸嘴支架，在上述旋转头上沿圆周方向以预定间隔且以能够下降的方式保持于上述旋转头；多个吸嘴，分别向下保持于上述多个吸嘴支架，且吸附元件；R轴驱动机构，通过使上述旋转头绕着上述R轴旋转，使上述多个吸嘴支架与上述多个吸嘴一体地沿该旋转头的圆周方向回转；及Q轴驱动机构，通过使上述多个吸嘴支架分别绕着各吸嘴支架的轴心线旋转，来修正由保持于各吸嘴支架的各吸嘴所吸附的各元件的朝向，上述元件安装机的特征在于，将由上述R轴驱动机构与上述Q轴驱动机构组装而成的驱动单元安装于上述头移动机构，保持有上述多个吸嘴支架的上述旋转头以能够拆装的方式与上述驱动单元连接，在上述旋转头设有向上述各吸嘴支架传递上述Q轴驱动机构的旋转力的吸嘴旋转齿轮机构，在上述吸嘴旋转齿轮机构设有基准齿轮相位显示部，上述基准齿轮相位显示部显示作为该吸嘴旋转齿轮机构的基准的齿轮相位。
在该结构中，能够将旋转头与元件吸附装置的驱动单元分离而进行拆装，因此所更换的全部旋转头能够通用驱动单元。由此，无需向所更换的旋转头组装驱动单元，能够实现所更换的旋转头的小型化/低成本化、更换作业空间的省空间化。而且，由于在旋转头的吸嘴旋转齿轮机构设有基准齿轮相位显示部，因此能够根据基准齿轮相位显示部的位置来检测旋转头的齿轮相位(吸嘴旋转齿轮机构的齿轮相位)。由此，在将旋转头与元件吸附装置的驱动单元连接时，能够以基准齿轮相位显示部的位置为基准而准确地使元件吸附装置的驱动单元的齿轮相位与旋转头的齿轮相位一致。
而且，本发明可以是，具备用于载置更换用的旋转头的旋转头载置台和通过头移动机构进行移动的相机，基准齿轮相位显示部设于能够由上述相机从载置于上述旋转头载置台的旋转头的上方进行拍摄的位置，对元件安装机的动作进行控制的控制装置通过上述相机拍摄载置于上述旋转头载置台的上述旋转头的上述基准齿轮相位显示部，来识别该基准齿轮相位显示部的位置，并基于识别结果，使上述驱动单元的齿轮相位与上述旋转头的齿轮相位一致而将该驱动单元与该旋转头连接。这样的话，无论载置于元件安装机的旋转头载置台上的旋转头的齿轮相位是何种齿轮相位，都能够自动地使元件吸附装置的驱动单元的齿轮相位与旋转头载置台上的旋转头的齿轮相位一致而进行连接。
具体而言，吸嘴旋转齿轮机构使能够旋转地保持于上述旋转头的圆筒齿轮与分别安装于各吸嘴支架的小齿轮啮合，由驱动单元的Q轴驱动机构使上述圆筒齿轮旋转而使各吸嘴支架的小齿轮旋转，由此使上述各吸嘴支架旋转，上述圆筒齿轮设为能够旋转地保持于上述旋转头的结构即可。由此，能够由1个圆筒齿轮和各吸嘴支架的小齿轮构成向各吸嘴支架传递驱动单元的Q轴驱动机构的旋转力的吸嘴旋转齿轮机构。
另外，也可以在驱动单元设有Z轴驱动机构，上述Z轴驱动机构使通过旋转头的旋转而旋转至预定位置的吸嘴支架下降。这样一来，所更换的全部的旋转头也能够通用Z轴驱动机构。
附图说明
图1是表示从本发明的一实施例的元件吸附装置的驱动单元拆下旋转头后的状态的立体图。
图2是表示在元件吸附装置的驱动单元上连接有旋转头的状态的立体图。
图3是旋转头的立体图。
图4是说明利用相机来拍摄旋转头的基准齿轮相位显示部而进行识别的动作的主视图。
图5是说明利用相机来拍摄旋转头的基准齿轮相位显示部而进行识别的动作的俯视图。
图6是表示元件安装机的控制系统的结构的框图。
具体实施方式
以下，说明将用于实施本发明的方式具体化的一实施例。
首先，对元件安装机的元件吸附装置10的结构进行说明。
在元件吸附装置10的旋转头11上沿其圆周方向以预定间隔且以能够下降的方式保持有多个吸嘴支架12，在各吸嘴支架12的下部分别向下保持有吸附元件的吸嘴13。各吸嘴支架12分别被弹簧36向上方施力。另外，在图1、图2中，吸嘴支架12仅图示了1个，省略了其他吸嘴支架12的图示。
旋转头11以能够更换(能够拆装)的方式与向驱动单元41的下方延伸的R轴14连接，R轴驱动机构15的R轴齿轮16呈同心状地固定在该R轴14的上端。固定在R轴电动机17的旋转轴18上的齿轮19与该R轴齿轮16啮合，通过R轴电动机17的齿轮19的旋转而使R轴齿轮16旋转，旋转头11以R轴14为中心进行旋转，由此多个吸嘴支架12与多个吸嘴13一体地沿该旋转头11的圆周方向进行回转。
Q轴驱动机构20的Q轴齿轮21以能够旋转的方式被R轴14插通，固定在Q轴电动机24的旋转轴25上的齿轮26与该Q轴齿轮21啮合，通过Q轴电动机24的齿轮26的旋转而使Q轴齿轮21绕着R轴14旋转。在Q轴齿轮21的下表面以向下方突出的方式设有环状的突缘部42，用于使旋转头11的齿轮相位与驱动单元41的Q轴齿轮21的相位一致的一对定位辊43隔开预定间隔而设于该突缘部42的外周面。由此，一对定位辊43与Q轴齿轮21一体地绕着R轴14旋转。
R轴14作为将旋转头11保持成能够拆装的头保持部而发挥功能，用于将旋转头11卡合保持成能够拆装的多个(例如4个)卡合部件45以能够沿上下方向移动的方式设于该R轴14的下端部，在各卡合部件45的附近设有分别将卡合部件45沿上下方向进行驱动的气缸(未图示)。各卡合部件45分别形成为L字状或J字状，沿R轴14的圆周方向等间隔地排列，各卡合部件45的爪部的朝向以成为与R轴14的正转方向(或反转方向)相同的方向的方式对齐。
另一方面，在旋转头11设有向各吸嘴支架12传递Q轴齿轮21的旋转力的吸嘴旋转齿轮机构47。吸嘴旋转齿轮机构47使呈同心状且以能够旋转的方式保持于旋转头11的上部侧的圆筒齿轮48与分别安装于各吸嘴支架12的小齿轮49啮合，通过驱动单元41的Q轴齿轮21使圆筒齿轮48旋转而使各吸嘴支架12的小齿轮49旋转，由此各吸嘴支架12分别绕着各吸嘴支架12的轴心线旋转，从而修正保持于各吸嘴支架12的各吸嘴13所吸附的各元件的朝向(角度)。
圆筒齿轮48以能够供R轴14插入的方式形成。如图3所示，在旋转头11的上表面部中的靠圆筒齿轮48的内侧的位置，沿圆周方向等间隔地形成有用于供R轴14的各卡合部件45插通的多个长孔50，与卡合部件45的爪部卡合的被卡合销51(被卡合部件)沿旋转头11的径向贯通固定在各长孔50的一方向侧。在各长孔50内的靠被卡合销51的侧方，确保有使卡合部件45沿上下方向穿过的间隙。
在将旋转头11与驱动单元41连接时，将R轴14插入到圆筒齿轮48内而将R轴14的各卡合部件45插通于旋转头11的各长孔50，通过R轴齿轮16的旋转而使R轴14旋转，在使各卡合部件45与各长孔50内的被卡合销51卡合的状态下将各卡合部件45提拉并进行保持。
在圆筒齿轮48的上端部的预定位置以向上方突出的方式形成有定位突起部53，在该定位突起部53的上表面形成有显示作为该圆筒齿轮48的基准的齿轮相位的基准标记54(基准齿轮相位显示部)。在将旋转头11与驱动单元41连接时，如图2所示，定位突起部53被夹持于Q轴齿轮21的一对定位辊43之间，由此圆筒齿轮48相对于Q轴齿轮21停止旋转，成为Q轴齿轮21和圆筒齿轮48一体地旋转的状态。
在驱动单元41上，除了组装有R轴驱动机构15和Q轴驱动机构20之外，还组装有Z轴驱动机构28，通过该Z轴驱动机构28，在吸嘴支架12的回转轨道的预定的停止位置使吸嘴支架12下降。Z轴驱动机构28使用Z轴电动机29作为促动器，通过该Z轴电动机29使进给丝杠30旋转而使Z轴滑动件31沿上下方向移动，由此使该Z轴滑动件31与设于吸嘴支架12的上端的卡合片32卡合而使该吸嘴支架12上下移动。另外，也可以使用直线电动机作为Z轴电动机29而使Z轴滑动件31沿上下方向移动。或者，也可以取代直线电动机而使用线性电磁铁、气缸等。Z轴驱动机构28可以仅设置1个，也可以在旋转头11的圆周方向上以预定角度间隔设置多个。
如上所述构成的元件吸附装置10的驱动单元41支撑于元件安装机的头移动机构55(参照图6)而沿XYZ方向移动。元件安装机的控制装置56(控制单元)按照生产程序来控制头移动机构55、驱动单元41的R轴电动机17、Q轴电动机24及Z轴电动机29，控制将从多个供料器57供给的元件吸附于吸嘴13而向电路基板安装的动作。
在元件安装机搭载有拍摄电路基板的基准标记的相机58，通过头移动机构55使相机58与元件吸附装置10一体地移动。而且，在元件安装机设有用于载置从驱动单元41拆下的旋转头11的旋转头载置台60(参照图4)。在旋转头载置台60上能够载置多个更换用的旋转头11。相机58除了拍摄电路基板的基准标记之外，也作为拍摄旋转头载置台60上的旋转头11的基准标记54的相机而使用。
接着，说明将载置于旋转头载置台60的旋转头11与元件吸附装置10的驱动单元41连接的方法。
首先，如图4所示，使相机58向载置于旋转头载置台60的旋转头11的上方移动，利用相机58来拍摄圆筒齿轮48的上端部，对其进行图像处理来判定有无基准标记54，若判定为无基准标记54，则使相机58的位置(拍摄区域)沿圆筒齿轮48的圆周方向稍微错开而进行拍摄，反复进行对其进行图像处理而判定有无基准标记54这样的处理来找出基准标记54(参照图5)。由此，检测基准标记54(定位突起部53)的位置，而检测圆筒齿轮48的相位。
之后，通过头移动机构55使驱动单元41的R轴14向旋转头11的上方移动，并通过Q轴电动机24使该驱动单元41的Q轴齿轮21的相位与旋转头11的圆筒齿轮48的相位一致。之后，通过头移动机构55使驱动单元41下降而将R轴14插入到圆筒齿轮48内，将圆筒齿轮48的定位突起部53夹持于Q轴齿轮21的一对定位辊43之间。此时，将R轴14的各卡合部件45插通于旋转头11的各长孔50，通过R轴电动机17使R轴齿轮16旋转而使R轴14旋转，从而使各卡合部件45与各长孔50内的被卡合销51卡合，之后，通过气缸(未图示)将各卡合部件45提拉而保持卡合状态。由此，将旋转头11与驱动单元41连接的动作完成。
根据以上说明的本实施例，能够将旋转头11与元件吸附装置10的驱动单元41分离而进行拆装，因此所更换的全部旋转头11能够通用驱动单元41。由此，无需向所更换的旋转头11组装驱动单元41，能够实现所更换的旋转头11的小型化/低成本化、更换作业空间的省空间化。而且，在旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47的圆筒齿轮48设置显示基准齿轮相位的基准标记54(定位突起部53)，因此能够根据基准标记54(定位突起部53)的位置来检测旋转头11的齿轮相位(吸嘴旋转齿轮机构47的齿轮相位)。由此，在将旋转头11与元件吸附装置10的驱动单元41连接时，能够以基准标记54(定位突起部53)的位置为基准而准确地使元件吸附装置10的驱动单元41的齿轮相位(Q轴齿轮21的相位)与旋转头11的齿轮相位一致。
而且，在本实施例中，将载置于旋转头载置台60的旋转头11的基准标记54从其上方利用相机58进行拍摄来识别该基准标记54的位置，并基于其识别结果，使驱动单元41的齿轮相位与旋转头11的齿轮相位一致而将该驱动单元41与该旋转头11连接，因此无论载置在元件安装机的旋转头载置台60上的旋转头11的齿轮相位是何种齿轮相位，都能够自动地使元件吸附装置10的驱动单元41的齿轮相位与旋转头载置台60上的旋转头11的齿轮相位一致而进行连接。由此，在将旋转头11载置于旋转头载置台60时，无需使旋转头11的齿轮相位与特定的相位一致，能够简化旋转头载置台60的结构，实现旋转头载置台60的元件个数削减、成本削减。
另外，本发明不限定于上述实施例，例如，也可以适当变更将旋转头11卡合保持于驱动单元41的结构等，在不脱离主旨的范围内能够进行各种变更来实施。
附图标记说明
10…元件吸附装置，11…旋转头，12…吸嘴支架，13…吸嘴，14…R轴，15…R轴驱动机构，16…R轴齿轮，17…R轴电动机，20…Q轴驱动机构，21…Q轴齿轮，24…Q轴电动机，28…Z轴驱动机构，29…Z轴电动机，30…进给丝杠，31…Z轴滑动件，32…卡合片，41…驱动单元，43…定位辊，45…卡合部件，47…吸嘴旋转齿轮机构，48…圆筒齿轮，49…小齿轮，50…长孔，51…被卡合销，53…定位突起部，54…基准标记(基准齿轮相位显示部)，55…头移动机构，56…控制装置，58…相机，60…旋转头载置台。
Claims (5)
1.一种元件安装机，构成为通过头移动机构使元件吸附装置移动，所述元件吸附装置具备：
旋转头，设置成能够绕着沿上下方向延伸的R轴旋转；
多个吸嘴支架，在所述旋转头上沿圆周方向以预定间隔且以能够下降的方式保持于所述旋转头；
多个吸嘴，分别向下保持于所述多个吸嘴支架，且吸附元件；
R轴驱动机构，通过使所述旋转头绕着所述R轴旋转，使所述多个吸嘴支架与所述多个吸嘴一体地沿该旋转头的圆周方向回转；及
Q轴驱动机构，通过使所述多个吸嘴支架分别绕着各吸嘴支架的轴心线旋转，来修正由保持于各吸嘴支架的各吸嘴所吸附的各元件的朝向，
所述元件安装机的特征在于，
将由所述R轴驱动机构与所述Q轴驱动机构组装而成的驱动单元安装于所述头移动机构，
保持有所述多个吸嘴支架的所述旋转头以能够拆装的方式与所述驱动单元连接，
在所述旋转头设有向所述各吸嘴支架传递所述Q轴驱动机构的旋转力的吸嘴旋转齿轮机构，
在所述吸嘴旋转齿轮机构设有基准齿轮相位显示部，所述基准齿轮相位显示部显示作为该吸嘴旋转齿轮机构的基准的齿轮相位。
2.根据权利要求1所述的元件安装机，其特征在于，
所述元件安装机具备用于载置更换用的旋转头的旋转头载置台和通过所述头移动机构进行移动的相机，
所述基准齿轮相位显示部设于能够由所述相机从载置于所述旋转头载置台的所述旋转头的上方进行拍摄的位置，
对元件安装机的动作进行控制的控制装置通过所述相机拍摄载置于所述旋转头载置台的所述旋转头的所述基准齿轮相位显示部，来识别该基准齿轮相位显示部的位置，并基于识别结果，使所述驱动单元的齿轮相位与所述旋转头的齿轮相位一致而将该驱动单元与该旋转头连接。
3.根据权利要求1所述的元件安装机，其特征在于，
所述吸嘴旋转齿轮机构使能够旋转地保持于所述旋转头的圆筒齿轮与分别安装于所述各吸嘴支架的小齿轮啮合，由所述驱动单元的所述Q轴驱动机构使所述圆筒齿轮旋转而使所述各吸嘴支架的所述小齿轮旋转，由此使所述各吸嘴支架旋转。
4.根据权利要求2所述的元件安装机，其特征在于，
所述吸嘴旋转齿轮机构使能够旋转地保持于所述旋转头的圆筒齿轮与分别安装于所述各吸嘴支架的小齿轮啮合，由所述驱动单元的所述Q轴驱动机构使所述圆筒齿轮旋转而使所述各吸嘴支架的所述小齿轮旋转，由此使所述各吸嘴支架旋转。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的元件安装机，其特征在于，
在所述驱动单元设有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构使通过所述旋转头的旋转而旋转至预定位置的所述吸嘴支架下降。
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