CN104813762A - 元件安装机 - Google Patents

Abstract

在元件吸附装置(10)的驱动单元(41)上以能够拆装的方式连接有旋转头(11)，在旋转头(11)上设有将驱动单元(41)的Q轴驱动机构(20)的旋转力向各吸嘴座(12)传递的吸嘴旋转齿轮机构(47)。吸嘴旋转齿轮机构(47)使由旋转头(11)保持为能够旋转的圆筒齿轮(48)与安装于各吸嘴座(12)的小齿轮(49)啮合而构成，在圆筒齿轮(48)的上端部形成有定位突起部(53)。在驱动单元(41)的Q轴驱动机构(20)的Q轴齿轮(21)上设有夹紧定位突起部(53)的夹持机构(43)，在驱动单元(41)上连接旋转头(11)时，定位突起部(53)由夹持机构(43)夹紧，由此将圆筒齿轮(48)以不会在旋转方向上松动的方式与Q轴齿轮(21)连接。

Description

元件安装机

技术领域

本发明是涉及在旋转头(回转头)的圆周方向上以预定间隔且能够下降地设有多个吸嘴座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，在旋转头的圆周方向上将多个吸嘴座以预定间隔设置成能够下降，并且分别使吸嘴朝下地保持于各吸嘴座，此外通过R轴驱动机构使旋转头绕R轴(铅垂轴)旋转，由此使多个吸嘴座与保持于它们的多个吸嘴一体地沿该旋转头的圆周方向回转，并且在该回转轨道的预定位置，通过Z轴驱动机构使一个吸嘴座下降，由此进行元件的吸附、安装，通过Q轴驱动机构使各吸嘴座绕其轴心线旋转，由此来修正吸附于各吸嘴座保持的各吸嘴的各元件的朝向(角度)。

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

由吸嘴座保持的吸嘴需要使用与吸附的元件的种类(尺寸、形状等)对应的适当的直径尺寸、衬垫形状的吸嘴。因此，由吸嘴座保持的吸嘴构成为能够根据吸附的元件的种类而更换，但是由于无法更换旋转头，因此能够对组装于该旋转头的吸嘴座安装的吸嘴的种类(尺寸、形状等)受到限制，能够吸附的元件的种类受到限制。

为了解决该课题，本发明者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的结构，但是包括旋转头、R轴驱动机构或Q轴驱动机构等驱动单元的元件吸附装置整体构成为从元件安装机的头移动机构拆下并自动更换时，更换的装置部分变得大型化、高成本化。

因此，本发明者研究了如下结构：将旋转头构成为能够从驱动单元分离而进行拆装，并且对于更换的全部旋转头能够通用驱动单元的结构，但是在该情况下，在将旋转头与驱动单元连接时，为了确保旋转头的旋转方向上的位置精度，需要将旋转头的吸嘴旋转齿轮机构无松动(游隙)地与驱动单元的Q轴驱动机构连接，需要新开发实现这种情况的连接结构。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明涉及一种元件安装机，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；多个吸嘴座，在上述旋转头的圆周方向上以预定间隔保持为能够下降；多个吸嘴，分别朝下地保持于上述多个吸嘴座，对元件进行吸附；R轴驱动机构，通过使上述旋转头绕着上述R轴旋转而使上述多个吸嘴座与上述多个吸嘴一体地沿着该旋转头的圆周方向回转；及Q轴驱动机构，使上述多个吸嘴座分别绕着各吸嘴座的轴心线旋转，由此修正各吸嘴座保持的各吸嘴吸附的各元件的朝向，上述元件安装机的特征在于，组装有上述R轴驱动机构和上述Q轴驱动机构的驱动单元安装于上述头移动机构，保持有上述多个吸嘴座的上述旋转头以能够拆装的方式与上述驱动单元连接，在上述旋转头上设有将上述Q轴驱动机构的旋转力向上述各吸嘴座传递的吸嘴旋转齿轮机构，在连接上述吸嘴旋转齿轮机构与上述Q轴驱动机构的部分的一侧的连接部件上设有定位突起部，在另一侧的连接部件上设有夹紧上述定位突起部的夹持机构，通过上述夹持机构夹紧上述定位突起部，由此上述吸嘴旋转齿轮机构的连接部件以不会在旋转方向上松动的方式与上述Q轴驱动机构的连接部件连接。

在该结构中，由于设置在连接吸嘴旋转齿轮机构与Q轴驱动机构的部分的一侧的连接部件上的定位突起部由设置在另一侧的连接部件上的夹持机构夹紧，因此能够将旋转头的吸嘴旋转齿轮机构无松动地连接于驱动单元的Q轴驱动机构。此外，由于能够从元件吸附装置的驱动单元将旋转头分离而进行拆装，因此对于更换的全部的旋转头能够通用驱动单元。由此，不需要在更换的旋转头上组装驱动单元，能够实现更换的旋转头的小型化、低成本化，节省更换作业空间。

在该情况下，可以是，夹持机构由位置固定的基准辊、使与该基准辊的间隔变化的可动辊、对该可动辊向上述基准辊的方向施力的施力单元构成，在上述基准辊与上述可动辊之间夹紧上述定位突起部。这样一来，在将定位突起部插入到基准辊与可动辊之间时，通过两辊的旋转而容易插入定位突起部，并且能够以基准辊为基准定位并夹紧定位突起部，能够提高旋转头的旋转方向的位置精度。

另外，本发明可以是，上述元件安装机具备：载置更换用的旋转头的旋转头载置台、通过上述头移动机构而移动的相机，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定位突起部或上述夹持机构来识别上述定位突起部或上述夹持机构的位置，并基于该识别结果使上述定位突起部与上述夹持机构进行对位而连接上述驱动单元与上述旋转头。这样一来，无论载置在元件安装机的旋转头载置台上的旋转头的Q轴驱动机构的齿轮相位(齿轮的旋转相位)是什么样的相位，都能够使元件吸附装置的驱动单元的Q轴驱动机构的齿轮相位与旋转头载置台上的旋转头的齿轮相位自动调整为一致而利用夹持机构夹紧并连接定位突起部。

这种情况下，也可以是，吸嘴旋转齿轮机构构成为，使以能够旋转的方式保持于旋转头的圆筒齿轮与分别安装于各吸嘴座的小齿轮啮合，通过驱动单元的Q轴驱动机构使上述圆筒齿轮旋转而使上述各吸嘴座的上述小齿轮旋转，由此使上述各吸嘴座旋转。由此，将驱动单元的Q轴驱动机构的旋转力向各吸嘴座传递的吸嘴旋转齿轮机构能够由一个圆筒齿轮和各吸嘴座的小齿轮构成。

另外，也可以是，在驱动单元上设有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座下降。这样一来，对于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从驱动单元拆下旋转头的状态的立体图。

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是表示在夹持机构的基准辊与可动辊之间夹紧定位突起部的状态的主视图。

图4是旋转头的立体图。

图5是说明通过相机拍摄旋转头的基准标记而进行识别的动作的主视图。

图6是说明通过相机拍摄旋转头的基准标记而进行识别的动作的俯视图。

图7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，对将用于实施本发明的方式具体化的一实施例进行说明。

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的圆周方向上以预定间隔且能够下降地保持有多个吸嘴座12，在各吸嘴座12的下部分别朝下地保持有吸附元件的吸嘴13。各吸嘴座12分别被弹簧36向上方施力。另外，在图1、图2中，仅图示出一个吸嘴座12，省略了其他吸嘴座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，在该R轴14的上端，呈同心状地固定有R轴驱动机构15的R轴齿轮16。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为中心旋转，由此多个吸嘴座12与多个吸嘴13一体地沿该旋转头11的圆周方向回转。

Q轴驱动机构20的Q轴齿轮21以能够旋转的方式插通于R轴14，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的下表面以朝下方突出的方式设有环状的法兰部42(连接部件)，在该法兰部42的外周面的预定位置设有夹紧后述的圆筒齿轮48的定位突起部53的夹持机构43。

该夹持机构43由位置固定的基准辊44、使与该基准辊44的左右方向(Q轴齿轮21的旋转方向)的间隔变化的可动辊45、作为对该可动辊45向基准辊44的方向施力的施力单元的弹簧40(参照图3)构成，在基准辊44与可动辊45之间夹紧圆筒齿轮48的定位突起部53。在本实施例中，由于设有多个(例如2个)定位突起部53，因此数量与定位突起部53的数量相同的夹持机构43设置在与各定位突起部53对应的位置。另外，本发明可以对于定位突起部53和夹持机构43分别设置各一个。

R轴14作为将旋转头11保持为能够拆装的头保持部发挥作用，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46以能够沿上下方向移动的方式设置在该R轴14的下端部，在各卡合部件46的附近设有分别对卡合部件46沿上下方向进行驱动的气缸(未图示)。各卡合部件46分别形成为L字型或J字型，沿R轴14的圆周方向等间隔地排列，将各卡合部件46的爪部的朝向一致调整为与R轴14的正转方向(或反转方向)相同的方向。

另一方面，在旋转头11上设有将Q轴齿轮21的旋转力向各吸嘴座12传递的吸嘴旋转齿轮机构47。吸嘴旋转齿轮机构47使在旋转头11的上部侧同心状地保持为能够旋转的圆筒齿轮48与分别安装于各吸嘴座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旋转而使各吸嘴座12的小齿轮49旋转，由此各吸嘴座12分别绕着各吸嘴座12的轴心线旋转，来修正由各吸嘴座12保持的各吸嘴13吸附的各元件的朝向(角度)。

圆筒齿轮48形成为能够供R轴14插入。如图4所示，在旋转头11的上面部中的圆筒齿轮48的内侧的位置，沿着圆周方向等间隔地形成有多个用于插通R轴14的各卡合部件46的长孔50，在各长孔50的一端侧，在旋转头11的径向上贯通固定有与卡合部件46的爪部卡合的被卡合销51(被卡合部件)。在各长孔50内的被卡合销51的侧方确保有供卡合部件46沿上下方向穿过的间隙。

在驱动单元41上连接旋转头11时，将R轴14插入圆筒齿轮48内，并将R轴14的各卡合部件46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，使各卡合部件46与各长孔50内的被卡合销51卡合，在该状态下抬起各卡合部件46而进行保持。

在圆筒齿轮48(连接部件)的上端部，以预定间隔向上方突出地形成有多个(例如2个)定位突起部53。在多个定位突起部53中的一个定位突起部53的上表面形成有表示该圆筒齿轮48的基准位置的基准标记54(基准位置显示部)。

在驱动单元41上连接旋转头11时，如图2所示，各定位突起部53插入各夹持机构43的基准辊44与可动辊45之间而被夹紧，由此圆筒齿轮48以不会在旋转方向上松动的方式与Q轴齿轮21连接。由此，成为Q轴齿轮21与圆筒齿轮48一体旋转的状态，并且成为以基准标记54(定位突起部53)的位置为基准而使元件吸附装置10的驱动单元41的齿轮相位(Q轴齿轮21的旋转相位)与旋转头11的齿轮相位(圆筒齿轮48的旋转相位)一致的状态。

在驱动单元41上，除了R轴驱动机构15和Q轴驱动机构20以外，还组装有Z轴驱动机构28，并且构成为通过该Z轴驱动机构28使吸嘴座12在吸嘴座12的回转轨道的预定的停止位置下降。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与设置在吸嘴座12的上端的卡合片32卡合而使该吸嘴座12上下移动。

另外，也可以使用线性电动机作为Z轴电动机29来使Z轴滑动件31沿上下方向移动。或者，也可以取代线性电动机而使用线性螺线管、气缸等。Z轴驱动机构28可以仅设置一个，也可以沿旋转头11的圆周方向以预定角度间隔设置多个。

如以上那样构成的元件吸附装置10的驱动单元41由元件安装机的头移动机构55(参照图7)支撑而沿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，并控制将从多个供料器57供给的元件吸附于吸嘴13并安装于电路基板的动作。

在元件安装机上搭载对电路基板的基准标记进行拍摄的相机58，通过头移动机构55使相机58与元件吸附装置10一体移动。此外，在元件安装机上设有旋转头载置台60(参照图5)，上述旋转头载置台60载置从驱动单元41拆下的旋转头11。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以外，也被用作对旋转头载置台60上的旋转头11的基准标记54进行拍摄的相机。

接下来，对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连接的方法进行说明。

首先，如图5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，通过相机58拍摄圆筒齿轮48的上端部，并对其进行图像处理来判定有无基准标记54，若判定为没有基准标记54，则使相机58的位置(拍摄区域)沿圆筒齿轮48的圆周方向稍微偏移而进行拍摄，并对其进行图像处理来判定有无基准标记54，反复进行上述这样的处理来找出基准标记54(参照图6)。由此，检测出基准标记54(基准位置的定位突起部53)的位置，从而检测出圆筒齿轮48的旋转相位。

然后，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的旋转相位与旋转头11的圆筒齿轮48的旋转相位一致。然后，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，在Q轴齿轮21的各夹持机构43的基准辊44与可动辊45之间插入并夹紧圆筒齿轮48的各定位突起部53。此时，将R轴14的各卡合部件46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，使各卡合部件46与各长孔50内的被卡合销51卡合之后，通过气缸(未图示)抬起各卡合部件46而保持卡合状态。由此，完成在驱动单元41上连接旋转头11的动作。

根据以上说明的本实施例，在元件吸附装置10的驱动单元41上能够拆装地连接旋转头11的结构中，由于通过驱动单元41的Q轴驱动机构20侧的夹持机构43夹紧旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47侧的定位突起部53，因此能够将旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47无松动地连接于驱动单元41的Q轴驱动机构43。

此外，夹持机构43由位置固定的基准辊44、使与该基准辊44的间隔变化的可动辊45、对该可动辊45向上述基准辊44的方向施力的弹簧40构成，由于在基准辊44与可动辊45之间夹紧定位突起部53，因此将定位突起部53插入到基准辊44与可动辊45之间时，通过两辊44、45的旋转而容易插入定位突起部53，并且能够以基准辊44为基准对定位突起部53进行定位夹紧，能够提高旋转头11的旋转方向上的位置精度。

另外，由于能够从元件吸附装置10的驱动单元41将旋转头11分离而进行拆装，因此对于更换的全部旋转头11能够通用驱动单元41。由此，不需要在更换的旋转头11上组装驱动单元41，能够实现更换的旋转头11的小型化、低成本化，节省更换作业空间。而且，由于在旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47的圆筒齿轮48上设有表示基准位置的基准标记54(定位突起部53)，因此能够通过基准标记54(定位突起部53)的位置检测出旋转头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连接于元件吸附装置10的驱动单元41时，能够以基准标记54(基准位置的定位突起部53)的位置为基准而使元件吸附装置10的驱动单元41的齿轮相位(Q轴齿轮21的旋转相位)准确地与旋转头11的齿轮相位(圆筒齿轮48的旋转相位)一致。

而且，在本实施例中，对于载置于旋转头载置台60的旋转头11的基准标记54从其上方通过相机58进行拍摄来识别该基准标记54的位置，基于该识别结果，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，因此载置于元件安装机的旋转头载置台60上的旋转头11的齿轮相位无论是什么样的齿轮相位，都能够自动地将元件吸附装置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的齿轮相位调整为一致而进行连接。由此，在旋转头载置台60上载置旋转头11时，不需要使旋转头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，从而实现旋转头载置台60的元件个数削减、成本削减。

另外，在上述实施例中，在旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47侧设置定位突起部53，在驱动单元41的Q轴驱动机构20侧设置夹持机构43，但也可以与之相反，在驱动单元41的Q轴驱动机构20侧设置定位突起部，在旋转头11的吸嘴旋转齿轮机构47侧设置夹持机构43。

另外，夹持机构43不限定于使用辊44、45的结构，例如也可以是由弹簧部件夹紧定位突起部53的结构。

此外，本发明不限定于上述实施例，例如，可以适当变更在驱动单元41上卡合保持旋转头11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…吸嘴座，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，40…弹簧(施力单元)，41…驱动单元，42…法兰部(连接部件)，43…夹持机构，44…基准辊，45…可动辊，46…卡合部件，47…吸嘴旋转齿轮机构，48…圆筒齿轮(连接部件)，49…小齿轮，50…长孔，51…被卡合销，53…定位突起部，54…基准标记，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，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；

多个吸嘴座，在所述旋转头的圆周方向上以预定间隔保持为能够下降；

多个吸嘴，分别朝下地保持于所述多个吸嘴座，对元件进行吸附；

R轴驱动机构，通过使所述旋转头绕着所述R轴旋转而使所述多个吸嘴座与所述多个吸嘴一体地沿着该旋转头的圆周方向回转；及

Q轴驱动机构，使所述多个吸嘴座分别绕着各吸嘴座的轴心线旋转，由此修正各吸嘴座保持的各吸嘴吸附的各元件的朝向，

所述元件安装机的特征在于，

组装有所述R轴驱动机构和所述Q轴驱动机构的驱动单元安装于所述头移动机构，

保持有所述多个吸嘴座的所述旋转头以能够拆装的方式与所述驱动单元连接，

在所述旋转头上设有将所述Q轴驱动机构的旋转力向所述各吸嘴座传递的吸嘴旋转齿轮机构，

在连接所述吸嘴旋转齿轮机构与所述Q轴驱动机构的部分的一侧的连接部件上设有定位突起部，在另一侧的连接部件上设有夹紧所述定位突起部的夹持机构，通过所述夹持机构夹紧所述定位突起部，由此所述吸嘴旋转齿轮机构的连接部件以不会在旋转方向上松动的方式与所述Q轴驱动机构的连接部件连接。

2.根据权利要求1所述的元件安装机，其特征在于，

所述夹持机构由位置固定的基准辊、使与所述基准辊的间隔变化的可动辊、对所述可动辊向所述基准辊的方向施力的施力单元构成，在所述基准辊与所述可动辊之间夹紧所述定位突起部。

3.根据权利要求1或2所述的元件安装机，其特征在于，

所述元件安装机具备：载置更换用的旋转头的旋转头载置台、通过所述头移动机构而移动的相机，

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定位突起部或所述夹持机构来识别所述定位突起部或所述夹持机构的位置，并基于该识别结果使所述定位突起部与所述夹持机构进行对位而连接所述驱动单元与所述旋转头。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的元件安装机，其特征在于，

所述吸嘴旋转齿轮机构构成为，使以能够旋转的方式保持于所述旋转头的圆筒齿轮与分别安装于所述各吸嘴座的小齿轮啮合，通过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座的所述小齿轮旋转，由此使所述各吸嘴座旋转。

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，

在所述驱动单元上设有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座下降。