CN105580509A - 元件装配装置及元件装配方法 - Google Patents

Abstract

元件装配装置(100)的CPU(162)在需要生成预定的头的校准数据的情况下进行该头的基准部的位置的测定及该头的校准数据的测定，将该头的校准数据与基准部的位置建立关联并存储在HDD(168)。并且，CPU(162)基于该头的校准数据和基准部的位置，控制保持有头的头保持体的动作。另一方面，CPU(162)在不需要生成预定的头的校准数据的情况下测定基准部的位置，基于该测定出的基准部的位置、存储在HDD(168)中的基准部的位置及该头的校准数据，控制保持有该头的头保持体的动作。

Description

元件装配装置及元件装配方法

技术领域

本发明涉及元件装配装置及元件装配方法。

背景技术

迄今为止，已知有如下元件装配装置：在设于头的吸嘴的顶端吸附元件，并将该吸附的元件装配于基板上的预定位置。作为这样的元件装配装置，已知有能够进行头的更换且在新装配了头的情况下进行用于使用该头的准备的结构(日本专利文献1)。具体地说，元件装配装置识别新装配的头，判定该头的使用是否合适，在判定为适当的情况下选择适合于该头的驱动器，之后执行校准(校正)。校准是指为了应对头的装配误差等而用于调整并确定该头的作业动作的位置的处理。在执行校准时，测定头、安装于头的部件的位置或者对于旋转的部件测定自转中心。

专利文献1：日本特开2004-221518号公报

发明内容

然而，由于在上述元件装配装置中，针对每一次装配头而执行生成该头的校准数据所需的测定，因此在从更换头至校准结束的期间必须停止将元件向基板上装配的作业，存在生产效率不佳这样的问题。特别是在对于一块基板使用多个头来装配元件的情况下自动更换头的元件装配装置中，通过头更换的自动化而实现了生产效率的提高，但是由于头更换后的校准花费时间，因此并未充分提高生产效率。

本发明就是为了解决这样问题而作成的，其主要目的在于在元件装配装置中缩短校准所需的时间。

本发明的元件装配装置具备：头保持单元，对头进行保持，上述头具备能够进行元件的保持及保持解除的元件保持件；控制单元，控制上述头保持单元的动作；及存储单元，存储数据，上述控制单元判定在上述头保持单元保持有预定的头时是否需要生成上述头的校准数据，在需要生成上述头的校准数据的情况下，进行上述头的基准部的位置的测定及上述头的校准数据的测定，将上述头的校准数据存储在上述存储单元，基于上述头的校准数据与上述基准部的位置，控制保持有上述头的上述头保持单元的动作，在不需要生成上述头的校准数据的情况下，测定上述基准部的位置，基于测定出的上述基准部的位置与存储在上述存储单元的上述头的校准数据，控制保持有上述头的上述头保持单元的动作。

在该元件装配装置中，在需要生成预定的头的校准数据的情况下，控制单元进行该头的基准部的位置的测定及该头的校准数据的测定，将该头的校准数据存储在存储单元。并且，控制单元基于该头的校准数据与基准部的位置，控制保持有头的头保持单元的动作。另一方面，在不需要生成预定的头的校准数据的情况下，控制单元测定基准部的位置，基于测定出的该基准部的位置与存储在存储单元的该头的校准数据，控制保持有该头的头保持单元的动作。即，在不需要生成预定的头的校准数据的情况下，只要进行基准部的位置的测定即可。因此，进行头的校准数据的测定的时间减少，进而元件装配装置的校准所需的时间被缩短。因此，生产效率提高。

此外，“校准数据”是用于校准的数据(calibrationdata)的简称。另外，作为头的校准数据，例如列举有与头所具备的元件保持件的旋转中心相关的数据等。

在本发明的元件装配装置中，也可以是，在需要生成上述头的校准数据的情况下，上述控制单元进行上述头的基准部的位置的测定及上述头的校准数据的测定，将上述头的基准部的位置及上述头的校准数据存储在上述存储单元，基于上述头的校准数据与上述基准部的位置，控制保持有上述头的上述头保持单元的动作，在不需要生成上述头的校准数据的情况下，上述控制单元测定上述基准部的位置，基于测定出的上述基准部的位置、存储在上述存储单元的上述基准部的位置及存储在上述存储单元的上述头的校准数据，控制保持有上述头的上述头保持单元的动作。例如，即使使用基准部的位置和与头的位置相关的校准数据来控制头保持单元的动作而进行元件装配，也有可能因某种理由而导致应装配元件的目标位置与实际装配有元件的位置发生偏移。在该情况下，优选求得用于消除该偏移的反馈校正值，将该校正值追加为头的校准数据之一。如此一来，元件装配的位置精度进一步提高。这样的校正值与测定出该校正值时的基准部的位置存在相关关系。在存在这样的相关关系的情况下，为了求得与当前被保持的头相适的校正值，根据测定出校正值时的基准部的位置与该校正值的相关关系，能够求得当前被保持的头的与基准部的位置相对应的校正值。

在本发明的元件装配装置中，也可以是，上述控制单元在判定是否需要生成上述头的校准数据之前，预先生成上述头保持单元的校准数据并将该校准数据存储在上述存储单元，在控制保持有上述头的上述头保持单元的动作时，也利用存储在上述存储单元的上述头保持单元的校准数据进行控制。由于头保持单元的校准数据能够与保持于头保持单元的头的种类无关地被利用，因此无需在每一次生成头的校准数据时进行生成。在此，预先将头保持单元的校准数据存储在存储单元，在控制头保持单元时从存储单元读取并利用该校准数据。因此，即使在头保持单元从设计值偏移的情况下，也能够考虑该偏移而实施元件装配装置的校准。此外，作为头保持单元的校准数据，列举有与头保持单元自身的位置相关的数据、在头保持单元设有使头旋转的旋转轴的情况下与该旋转轴的旋转中心相关的数据等。

在本发明的元件装配装置中，也可以是，上述控制单元通过判定上述头的校准数据是否被存储在上述存储单元来判定是否需要生成上述头的校准数据。如此一来，能够较为容易地判定是否需要生成头的校准数据。

在本发明的元件装配装置中，也可以是，在将上述头的校准数据与上述基准部的位置建立关联时，上述控制单元将标记于上述头的识别符号、上述头的校准数据及上述基准部的位置建立关联。此外，识别符号例如既可以利用标记于预定的头的条形码、二维码来进行存储，也可以保存在IC标签等中。

也可以是，本发明的元件装配装置具备将保持于上述头保持单元的头自动更换为上述预定的头的功能。如此一来，不仅生产效率因校准所需的时间的缩短化而提高，生产效率也因头更换的自动化而提高。

本发明的元件装配方法包括如下工序：在头保持单元保持预定的头；进行上述头的基准部的位置的测定及上述头的校准数据的测定而生成上述头的校准数据，将上述头的校准数据存储在上述存储单元；将上述头从上述头保持单元暂时拆下并再次保持于上述头保持单元；在将上述头再次保持于上述头保持单元之后，再次测定上述基准部的位置；及基于再次测定出的上述基准部的位置与存储在上述存储单元的上述头的校准数据，控制保持有上述头的上述头保持单元的动作。

在该元件装配方法中，在将预定的头从头保持单元暂时拆下后再次保持于头保持单元的情况下，再次测定该头的基准部的位置，基于再次测定出的基准部的位置与存储在存储单元的该头的校准数据，控制保持有该头的头保持单元的动作。即，在将预定的头从头保持单元暂时拆下后再次保持于头保持单元的情况下，只要进行该头的基准部的位置的测定即可。因此，进行头的校准数据的测定的时间减少，进而元件装配装置的校准所需的时间被缩短。因此，生产效率提高。

附图说明

图1是表示元件装配系统1的整体结构的说明图。

图2是头单元110的立体图。

图3是从下斜向上地观察头保持体21时的立体图。

图4是从上斜向下地观察第一头120时的立体图。

图5是第一杆夹持部51及第二杆夹持部71的周边部分的剖视图。

图6是第二头220的立体图。

图7是第三头320的立体图。

图8是头保持体校准数据生成处理的流程图。

图9是标记相机130的位置校正时的零件相机132的周边的说明图。

图10是头保持体21的位置校正时的零件相机132的周边的说明图。

图11是头自动更换流程的流程图。

图12是校准的流程图。

图13是第一头120的底面120a的说明图。

图14是校准所使用的数据的说明图。

图15是元件装配处理流程的流程图。

图16是其他校准的流程图。

图17是第一头单元HU1～第三头单元HU3的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明所优选的实施方式。图1是表示元件装配系统1的整体结构的说明图。此外，在本实施方式中，左右方向(X轴)、前后方向(Y轴)及上下方向(Z轴)如图1所示。

[元件装配系统1的结构]

元件装配系统1具备元件装配装置100和管理计算机200。

如图1所示，元件装配装置100具备：基板搬运装置104，搭载于基台102；头单元110，能够在XY平面上移动；第一头120，能够装卸地安装于头单元110；标记相机130，从上方拍摄基板101；零件相机132，从下方拍摄吸附于吸嘴13的元件；头收纳区域140，用于收纳各种头；元件供给装置150，供给向基板101装配的元件；及控制器160，执行各种控制。

基板搬运装置104通过分别安装于前后一对支撑板106、106的传送带108、108(在图1中仅示出一方)而将基板101从左向右搬运。

头单元110安装于X轴滑动件112，随着X轴滑动件112沿导轨114、114在左右方向上移动而在左右方向上移动，随着Y轴滑动件116沿导轨118、118在前后方向上移动而在前后方向上移动。因此，头单元110能够在XY平面上移动。各滑动件112、116分别由未图示的伺服马达驱动。

第一头120能够装卸地安装于头单元110。吸嘴13利用压力在吸嘴顶端吸附元件、或释放吸附于吸嘴顶端的元件。吸嘴13在第一头120安装有12根，而在第二头220安装有4根，在第三头320安装有1根。

标记相机130安装于X轴滑动件112的下表面。对于标记相机130而言，下方为拍摄区域，是读取标记于基板101的标记的相机。该标记表示基板101上的基准位置。该基准位置在将吸附于吸嘴13的元件向基板101上的所期望的位置装配时被利用。标记相机130也具有读取标记于各种头的二维条形码的条形码读码器的功能。

零件相机132配置于基板搬运装置104的前侧。当吸附了元件的吸嘴13通过零件相机132的上方时，零件相机132拍摄吸附于吸嘴13的元件的状态。由零件相机132拍摄到的图像被用于判定元件是否正常地吸附于吸嘴13。

头收纳区域140设于基台102的上表面右侧，具有多处用于收纳第一头～第三头120、220、320的收纳场所142。在前三处收纳场所142分别收纳有第二头220、第三头320及第一头120，但是最后部的收纳场所142为空的状态。

元件供给装置150安装于元件装配装置100的前方。该元件供给装置150具有多个插口，在各插口内能够插入供料器152。在供料器152安装有卷绕有带的带盘154。在带的表面，以沿带的长边方向并排的状态保持有元件。这些元件被覆盖带的表面的膜所保护。这样的带被未图示的带齿卷盘机构向后方送出，以膜被剥离而露出有元件的状态配置于预定位置。预定位置是指吸嘴13能够吸附该元件的位置。在该预定位置吸附了元件的吸嘴13能够向基板101上的确定的位置安装该元件。

此外，元件装配装置100具备吸嘴存放装置134等。吸嘴存放装置134是存放多个种类的吸嘴13的盒，与零件相机132相邻地配置。吸嘴13能够被更换为适合于装配元件的基板的种类、元件的种类的吸嘴。

控制器160具备：CPU162，执行各种控制；ROM164，存储控制程序等；RAM166，被用作作业区域；及HDD168，存储大容量的数据，它们由未图示的总线连接。控制器160以能够进行信号的交换的方式与基板搬运装置104、X轴滑动件112、Y轴滑动件116及头单元110连接。

管理计算机200是管理基板101的生产作业的计算机，存储操作人员所生成的生产作业数据。在生产作业数据中规定了在元件装配装置100中将哪个元件以何种顺序从哪个插口位置的供料器向哪个基板种类的基板101安装、并且生成多少块如此安装而成的基板101等。管理计算机200以能够进行双向通信的方式与元件装配装置100的控制器160连接。

在此，详细说明头单元110。图2是拆下了罩的状态下的头单元110的立体图，详细地说，是使第一头120相对于头保持体21的R轴22下降的状态下的立体图。图3是从下斜向上地观察头保持体21时的立体图，图4是从上斜向下地观察第一头120时的立体图。

头单元110具备头保持体21和第一头120。

头保持体21被未图示的升降机构能够升降地安装于X轴滑动件112(参照图1)。该头保持体21在上部具有环状的两个齿轮、R轴齿轮24及Q轴齿轮27，在下部具有圆柱状的R轴22。R轴齿轮24及Q轴齿轮27以彼此独立地旋转的方式被安装。R轴齿轮24被R轴马达25驱动而旋转，并与R轴22一体地旋转。Q轴齿轮27被Q轴马达28驱动而旋转，并与环状的离合器部件61(参照图3)一体地旋转。R轴22在下端具有多个(此处为四个)具有钩的卡合部件31。钩的朝向被调整为与R轴22进行正转的方向相同。这些卡合部件31以等间隔配置于与R轴22的下表面相同的圆周上(该圆的中心与R轴22的中心轴一致)。另外，各卡合部件31形成为能够通过未图示的气缸上下运动。进而，头保持体21具有图5所示的第一杆夹持部51及第二杆夹持部71，后述这些内容。

第一头120是外观为大致圆柱状的部件，在下方具有多根(此处为12根)吸嘴13。吸嘴13与在上下方向上延伸的吸嘴座12一体化。吸嘴座12在上端附近具有吸嘴操作杆39，被弹簧40向上方施力而定位于预定的固定位置(上方位置)。吸嘴操作杆39按照操作吸嘴13的顺序而存在第一位的吸嘴操作杆39(A)至最后一位(第十二位)的吸嘴操作杆39(L)。将该顺序设为从图2的上方观察时从第一位逆时针旋转至最后一位地计数的顺序。在第一位的吸嘴操作杆39(A)标记二维条形码42。在该二维条形码42中包含识别符号，该识别符号被设定为针对每个头而形成为不同的符号。例如，在具备12根吸嘴13的第一头120存在多个的情况下，在各个头处标记不同的识别符号。当吸嘴操作杆39被下压时，吸嘴座12及吸嘴13抵抗弹簧40的弹力而下降，当吸嘴操作杆39的下压解除时，吸嘴座12及吸嘴13通过弹簧40的弹力而返回到固定位置。吸嘴座12与小齿轮34啮合，该小齿轮34被配置为与吸嘴座12同轴。各小齿轮34被配置为在相同的圆周上(该圆的中心与R轴22的中心轴一致)形成为等间隔。圆筒齿轮33配置于比小齿轮34所排列的圆周靠内侧的位置，并在侧面具有齿轮而与各小齿轮34啮合。另外，圆筒齿轮33被设计为能够供R轴22插入的尺寸。在该圆筒齿轮33的上端设有与头保持体21的离合器部件61(参照图3)嵌合的离合器部件62。

另外，第一头120在每个吸嘴13处具有压力操作杆35，该压力操作杆35对向吸嘴顶端供给负压或供给大气压进行切换。压力操作杆35是不具有复原功能的开关，当被定位于上方时，向吸嘴顶端供给负压，当被定位于下方时，向吸嘴顶端供给大气压。压力操作杆35也按照操作吸嘴13的顺序存在第一位的压力操作杆35(A)至最后一位压力操作杆35(L)。

进而，第一头120在圆筒齿轮33的内侧具有圆盘状的底座36(参照图4)。底座36与支撑吸嘴座12、小齿轮34的支撑部件一体化，但是并未与圆筒齿轮33一体化。因此，圆筒齿轮33形成为能够与底座36独立地旋转。在底座36，圆弧状的卡合孔37形成为能够与R轴22的卡合部件31的钩卡合。

这样的第一头120按照以下顺序保持于头保持体21。首先，一边使头保持体21下降而将R轴22插入到圆筒齿轮33，一边通过未图示的气缸使卡合部件31从R轴22下降而插入到底座36的卡合孔37。然后，通过R轴马达25使R轴22正转，从而使卡合部件31的钩与卡合孔37的周边卡合。并且，通过未图示的气缸使卡合部件31上升，使圆筒齿轮33的离合器部件62嵌入到头保持体21的离合器部件61。其结果是，第一头120保持于头保持体21。当在该状态下使头保持体21的Q轴齿轮27旋转时，与此相伴，离合器部件61、离合器部件62、小齿轮34及吸嘴座12旋转，因此吸嘴13进行轴旋转。由此，能够校正吸附于吸嘴13的元件的朝向(角度)。

在此，再次返回到头保持体21的说明。图5是第一杆夹持部51及第二杆夹持部71的周边部分的剖视图。如图5所示，头保持体21所具有的杆夹持部51安装于能够沿设于头保持体21的第一Z轴导轨55在上下方向上移动的第一Z轴滑动件56。此外，第一Z轴滑动件56被未图示的伺服马达驱动。第一杆夹持部51通过L字部件的水平部分52和安装于该水平部分52的上侧的辊54从上下夹住吸嘴操作杆39。辊54被水平轴53支撑为能够旋转。另外，第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙形成为能够供第一杆夹持部51在上下方向上通过的大小，但是其他的相邻的吸嘴操作杆39的间隙形成为无法供第一杆夹持部51在上下方向上通过的大小(参照图4)。因此，在从图2的状态起使第一头120相对于R轴22相对地上升并在头保持体21保持第一头120时，需要以使第一杆夹持部51不与吸嘴操作杆39相碰的方式将头保持体21的第一杆夹持部51配置于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙的正上方。

头保持体21具有第二杆夹持部71。第二杆夹持部71在压力操作杆35位于比吸嘴操作杆39靠径向外侧的位置的关系的基础上位于比第一杆夹持部51靠径向外侧的位置。第二杆夹持部71与第一杆夹持部51相同，安装于能够沿设于头保持体21的第二Z轴导轨75在上下方向上移动的第二Z轴滑动件76。此外，第二Z轴滑动件76被未图示的伺服马达驱动。第二杆夹持部71通过L字部件的水平部分72和安装于该水平部分72的上侧的辊74从上下夹住压力操作杆35。相邻的压力操作杆35的间隙形成为能够供第二杆夹持部71在上下方向上通过的大小。只要在从图2的状态起使第一头120相对于R轴相对地上升并在头保持体21保持第一头120时，若如上所述地将头保持体21的第一杆夹持部51配置于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙的正上方，则第二杆夹持部71也配置于第一位压力操作杆35(A)与最后一位压力操作杆35(L)的间隙的正上方。

接着，说明与第一头120不同种类的第二头220、第三头320。图6是第二头220的立体图，图7是第三头320的立体图。图6所示的第二头220被收纳于头收纳区域140(参照图1)。第二头220除了在具备4根吸嘴13的方面、被收纳于头收纳区域140时的吸嘴操作杆39、压力操作杆35、底座36的高度与第一头120不同的方面、相邻的吸嘴操作杆39的间隔较宽的方面以外，结构与第一头120相同。例如，在第一位的吸嘴操作杆39(A)标记有二维条形码42。图7是第三头320的立体图。第三头320也被收纳于头收纳区域140(参照图1)。第三头320仅具备1根吸嘴13，不具有吸嘴操作杆39、压力操作杆35。因此，二维条形码42标记在底座36的上表面。另外，对于第三头320而言，被收纳于收纳场所142时的底座36的高度位置与其他第一头120、第二头220不同。

[元件装配装置100的动作-头保持体21的校准数据的生成]

接着，说明元件装配装置100的控制器160的CPU162生成头保持体21的校准数据的处理。图8是头保持体校准数据生成处理的流程图。该处理程序被存储在控制器160的ROM164中。控制器160的CPU162在由操作人员指示有头保持体21的校准数据的生成指令时，执行该处理程序。在至当前为止一次都没有生成头保持体21的校准数据的情况下、推定为与生成上一次头保持体21的校准数据相比头保持体21因热量等而随时间变化发生了变形的情况下，操作人员指示头保持体21的校准数据的生成指令。此外，该处理程序在头保持体21未保持任何头的状态下被执行。

首先，CPU162进行标记相机130的位置校正(步骤S110)。图9是标记相机130的位置校正时的零件相机132的周边的说明图。在覆盖零件相机132的透镜的玻璃板136的预定位置设有基准标记138。另外，在HDD168存储有按设计制造而成的标记相机130停止在预先设定的固定位置时的、从安装于X轴滑动件112及Y轴滑动件116的线性编码器输出的脉冲数(设计值)。此外，脉冲数将在元件装配装置100上设定的未图示的原点作为起点而进行计数。CPU162使实际的标记相机130移动了其设计值的脉冲数后停止，并在该位置使标记相机130拍摄基准标记138。在使实际的标记相机130移动了设计值的脉冲数的情况下，通常由于制造上的误差、热量所导致的变形等而使得标记相机130停止在从固定位置偏移的位置。因此，通过标记相机130拍摄所得的图像所显现的基准标记138的位置从最初的位置(通过固定位置的标记相机130拍摄所得的图像所显现的基准标记138的位置)偏移。于是，CPU162通过X轴滑动件112及Y轴滑动件116使包含标记相机130在内的头单元110移动，直到通过标记相机130拍摄所得的图像所显现的基准标记138的位置与最初的位置一致为止，并测定此时的脉冲数(实测值)。CPU162基于这样获得的脉冲数的实测值和设计值，进行标记相机130的位置校正。

接着，CPU162进行头保持体21的R轴22的位置校正(步骤S120)。图10是头保持体21的位置校正时的零件相机132的周边的说明图。以在按设计制造而成的头保持体21未保持任何头的状态下使头保持体21的R轴22的旋转中心与零件相机132的中心一致的方式定位头保持体21时的、从安装于X轴滑动件112及Y轴滑动件116的线性编码器输出的脉冲数(设计值)被存储在HDD168中。CPU162使实际的头保持体21移动了其设计值的脉冲数后停止，并在该位置求得头保持体21的R轴22的旋转中心。具体地说，预先在头保持体21的R轴22的底面设置基准点23(参照图3)。并且，根据零件相机132拍摄到的图像求得在不使R轴22旋转的状态下、即旋转角度为0°时的基准点23的位置与使R轴22旋转180°时的基准点23的位置，将连结这两个位置的线段的中点设为旋转中心。在使实际的头保持体21移动了设计值的脉冲数的情况下，通常由于制造上的误差、热量所导致的变形等而使得头保持体21的旋转中心停止在从零件相机132的中心偏移的位置。在该情况下，CPU162使用零件相机132拍摄到的图像，通过X轴滑动件112及Y轴滑动件116使头保持体21移动，直到R轴22的旋转中心与零件相机132的中心一致为止，并测定此时的脉冲数(实测值)。CPU162基于这样获得的脉冲数的实测值和设计值，校正头保持体21的R轴22的旋转中心位置。

CPU162生成头保持体21的校准数据并将其存储在HDD168(步骤S130)，继而结束本流程。即，CPU21根据线性编码器的脉冲数求得R轴22的旋转中心相对于标记相机130的光轴的位置(XY坐标)，并将该位置作为头保持体21的校准数据之一存储在HDD168。另外，根据线性编码器的脉冲数求得使R轴22的旋转中心与零件相机132的光轴一致时的R轴22的位置(XY坐标)、即零件相机图像提取位置，将该位置作为头保持体21的校准数据之一存储在HDD168。在表1中示出存储在HDD168的头保持体21的校准数据的一个例子。

[表1]

[元件装配装置100的动作-头自动更换]

接着，说明元件装配装置100的控制器160的CPU162基于从管理计算机200接收到的生产作业数据自动地更换头的动作。图11是头自动更换流程的流程图。头自动更换流程的程序被存储在控制器160的ROM164中。控制器160的CPU162基于从管理计算机200接收到的生产作业数据，判定是否是自动更换头的时机，若成为自动更换头的时机，则开始头自动更换流程。此外，在成为自动更换头的时机之前，上述头保持体21的校准数据被存储在HDD168中。

首先，当头自动更换流程开始时，CPU162识别被收纳在头收纳区域140的头(步骤S210)。具体地说，CPU162读取被收纳在头收纳区域140的各收纳场所142的头的二维条形码，基于二维条形码所表示的识别符号，识别在何种收纳场所收纳有何种头。在收纳有多个相同种类的头的情况下，即使是相同种类，也针对每个头标记各自的识别符号。将识别符号与头的种类之间的对应关系表格化并存储在HDD168。在该表格中，例如，将识别符号“001”与具有12根吸嘴的第一头120建立联系，将识别符号“002”与其它的第一头120建立联系，将识别符号“003”与具有4根吸嘴的第二头220建立联系。CPU162通过在该表格中对照取得的头的识别符号来识别头。

接着，CPU162解除当前保持的头(步骤S220)。例如，在将当前保持的头设为识别符号“001”的第一头120时，首先，CPU162控制X轴滑动件112及Y轴滑动件116，使头单元110向头收纳区域140的空的收纳场所142的正上方移动。接着，CPU162使第一头120旋转，使第一杆夹持部51位于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙。接着，CPU162使头保持体21下降，将第一头120收纳在该收纳场所142。并且，CPU162在使卡合部件31的钩向比卡合孔37靠下方的位置下降后使R轴22旋转，从而将卡合部件31的钩从第一头120的卡合孔37拆下。进而，CPU162使卡合部件31上升，从而结束第一头120的解除。

接着，CPU162保持更换对象的头(步骤S230)。例如，将更换对象的头设为与当前位置保持的第一头120不同的识别符号“002”的第一头120。此时，以使第一杆夹持部51位于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)之间的方式预先确定被收纳在收纳场所142的第一头120的朝向。首先，CPU162控制X轴滑动件112及Y轴滑动件116，使头单元110向收纳有第一头120的收纳场所142的正上方移动。接着，CPU162一边使头保持体21下降而将R轴22插入到圆筒齿轮33，一边使各卡合部件31下降，从而将各卡合部件31的钩插入到设于第一头120的底座36的卡合孔37。然后，CPU162使R轴22旋转，使卡合部件31的钩与卡合孔37的周边卡合。接着，CPU162使卡合部件31上升，将底座36夹持在卡合部件31的钩与R轴22的背面之间，并且使第一头120的离合器部件62与头保持体21的离合器部件61嵌合。然后，CPU162控制第一Z轴滑动件56及第二Z轴滑动件76，使第一杆夹持部51下降至第一头120的吸嘴操作杆39的高度，并且使第二杆夹持部71下降至第一头120的压力操作杆35的高度。由此，第一杆夹持部51位于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙，第二杆夹持部71位于第一位压力操作杆35(A)与最后一位压力操作杆35(L)的间隙。然后，CPU162通过使R轴22正转而使第一头120旋转，第一杆夹持部51夹住第一位吸嘴操作杆39(A)，且第二杆夹持部71夹住第一位压力操作杆35。

最后，CPU162执行校准(步骤S240)，结束本流程。校准是指生成校准数据的处理。在元件装配装置100中，在预先按设计值制造或安装有各部件的基础上，生成将元件向目标位置装配的元件装配程序。但是，实际上按设计值制造或安装有各部件的情况较少，实际上从设计值偏移。因此，为了校正该偏移而执行元件装配装置100的校准。CPU162在执行之后的元件装配动作时，反映这次校准的结果而执行。

在此，以下，参照图12说明在头自动更换流程的步骤S240中执行的校准。图12是校准的流程图。CPU162在开始校准的程序时，首先，判定是否需要更换的头的校准数据的测定(步骤S310)。例如，当将如上所述地更换的头设为识别符号“002”的第一头120时，CPU162判定与识别符号“002”建立了关联的校准数据是否存储在HDD168中，若未存储，则判定需要该第一头120的校准数据的测定。若与识别符号“002”建立了关联的校准数据存储在HDD168中，则能够利用该校准数据，因此CPU162判定不需要该第一头120的校准数据的测定。

若在步骤S310中判定为肯定，则CPU162进行更换的头的基准点的测定，将测定结果存储在HDD168(步骤S320)。例如，当将更换的头设为识别符号“002”的第一头120时，CPU162使用头保持体21的校准数据，以使R轴22的旋转中心与零件相机132的中心一致的方式定位头单元110。图13是第一头120的底面120a的说明图。在第一头120的底面120a的预定位置(此处为中心位置)设有基准点123。CPU162使零件相机132拍摄保持于头保持体21的第一头120的底面。然后，CPU162测定第一头120的基准点123相对于R轴旋转中心的位置(XY坐标)，将该位置作为基准点位置并与第一头120的识别符号“002”建立关联，继而存储在HDD168中。在此，测定第一头120的旋转角度为0°时、即不使第一头120旋转的状态时的基准点123的位置。

接着，CPU162进行更换的头的校准数据的测定，并将这些测定结果存储在HDD168(步骤S330)，继而结束本流程。例如，当将更换的头设为识别符号“002”的第一头120时，CPU162测定第一头120所具备的12根吸嘴13的吸嘴座12各自的旋转中心的位置(XY坐标)。将各旋转中心的位置设为相对于基准点123的位置。在以使R轴22的旋转中心与零件相机132的中心一致的方式进行了定位的状态下，第一头120所具备的所有吸嘴13被收入到零件相机132的视野内。CPU162使零件相机132拍摄该图像，然后，驱动Q轴马达28，经由圆筒齿轮33及小齿轮34使所有吸嘴座12旋转180°，再次使零件相机拍摄该状态下的图像。CPU162根据零件相机132拍摄到的图像求得不使吸嘴座12旋转的状态、即旋转角度为0°时的吸嘴13的孔的位置与使吸嘴座12旋转180°的状态、即旋转角度为180°时的吸嘴13的孔的位置，将连结这两个位置的线段的中点设为各吸嘴座12的旋转中心。在像这样求得吸嘴座12的旋转中心的情况下，将第一头120的旋转角度设为0°。CPU162求得各吸嘴座12的旋转中心相对于基准点123的位置(参照图14)，将该位置作为头的校准数据之一、即吸嘴座旋转中心位置，并与第一头120的识别符号“002”建立关联，继而存储在HDD168中。测定更换的头的校准数据需要较长的时间。在表2中示出将第一头120的识别符号“002”、头的校准数据及基准点位置(此处设为(xa，ya))建立关联所得的表格的一个例子。

[表2]

另一方面，若在步骤S310中判定为否定，则CPU162测定相对于R轴22的旋转中心的、更换的头的基准点位置(参照图14，XY坐标)，将测定结果设为基准点位置并存储在HDD168中(步骤S360)。例如，当将更换的头设为识别符号“002”的第一头120时，将这次的基准点位置(此处设为(xb，yb))与识别符号“002”建立关联并存储在HDD168中。在步骤S310中判定为否定是指与如表2那样的识别符号“002”建立了关联的校准数据已经存储在HDD168中。因此，从HDD168读取识别符号“002”的第一头120的校准数据即可，无需再次进行测定。另外，识别符号“002”的第一头120保持于头保持体21是指这次并非初次而是第二次以后，即暂时拆下后再次被保持。但是，在头保持体21保持第一头120的情况下，在卡合部件31的钩与R轴22的底面之间夹住第一头120的底座36，因此每次进行保持时第一头120与头保持体21的位置关系都会微妙地不同。因此，再次测定基准点位置。通常，再保持后的基准点位置(xb，yb)形成为与初次的基准点位置(xa，ya)不同的值。

CPU162在步骤S350之后，结束本流程。例如，当将更换的头设为识别符号“002”的第一头120时，与如表2那样的识别符号“002”建立了关联的校准数据已经存储在HDD168中，因此CPU162在将元件向基板101装配时读取该校准数据即可，无需再次测定校准数据。因此，测定识别符号“002”的第一头120的校准数据的时间减少。在图14中示意性地示出头保持体21的R轴旋转中心位置、第一头120的基准点位置、第一头120的吸嘴座12的旋转中心位置。

[元件装配装置100的动作-元件装配动作]

接着，说明元件装配装置100的控制器160的CPU162基于从管理计算机200接收到的生产作业数据，利用头单元110向基板101装配元件的动作。图15是元件装配处理流程的流程图。元件装配处理流程的程序存储在控制器160的ROM164中。控制器160的CPU162基于从管理计算机200接收到的生产作业数据，适时地开始该元件装配处理流程。

首先，CPU162使元件向吸嘴13吸附(步骤S410)。例如，在第一头120保持于头保持体21的情况下，CPU162使从供料器152供给的元件依次吸附于头单元110的多个吸嘴13。此外，预先将第一杆夹持部51设为位于第一位吸嘴操作杆39(A)与最后一位吸嘴操作杆39(L)的间隙、且其高度与吸嘴操作杆39一致，将第二杆夹持部71设为位于第一位压力操作杆35与最后一位压力操作杆35的间隙、且其高度与压力操作杆35一致。

具体地说，CPU162通过R轴马达25而使第一头120旋转，在第一杆夹持部51夹持第一位的吸嘴操作杆39(A)，在第二杆夹持部71夹持第一位吸嘴13的压力操作杆35。此外，在使第一头120旋转时，作为原则，以使圆筒齿轮33形成为与第一头120同相位的方式旋转。由此，当第一头120旋转时，吸嘴13不进行轴旋转。但是，在校正吸附于吸嘴13的元件的朝向(角度)时，使圆筒齿轮33与第一头120独立地旋转。接着，CPU162控制X轴滑动件112及Y轴滑动件116，将第一位吸嘴13配置于所期望的元件的正上方。然后，CPU162以如下方式切换压力操作杆35：控制第一Z轴滑动件56，通过第一杆夹持部51而使第一位的吸嘴13下降，与此同时，控制第二Z轴滑动件76，通过第二杆夹持部71而向第一位吸嘴13供给负压。由此，在第一位吸嘴13吸附有所期望的元件。接着，CPU162通过R轴马达25仅使第一头120旋转预定角度。在第一头120旋转的期间，CPU162形成为以控制第一Z轴滑动件56而使第一位吸嘴13返回到固定位置的方式使第一杆夹持部51上升，进而使第二位吸嘴操作杆39夹持于第一杆夹持部51。与此同时，CPU162形成为在等待第一位的压力操作杆35通过第二杆夹持部71后，控制第二Z轴滑动件76而使第二杆夹持部71返回到原来的位置，使第二位压力操作杆35夹持于第二杆夹持部71。因此，第一位吸嘴13持续供给负压，持续吸附元件。接着，CPU162控制X轴滑动件112及Y轴滑动件116，将第二位吸嘴13配置在所期望的元件的正上方。然后，CPU162以如下方式切换压力操作杆35：控制第一Z轴滑动件56，通过第一杆夹持部51使第二位吸嘴13下降，与此同时，控制第二Z轴滑动件76，通过第二杆夹持部71向第二位吸嘴13供给负压。由此，在第二位吸嘴13吸附有所期望的元件。对于第三位之后的吸嘴13，也重复与此相同的动作。由此，能够在从第一位至最后一位的所有吸嘴13吸附元件。

然后，CPU162以将元件向基板101的目标位置装配的方式控制各滑动件112、114、头单元110(步骤S420)，继而结束本流程。例如，在第一头120保持于头保持体21的情况下，CPU162读取与当前保持的第一头120的识别符号“002”相对应的最新的基准点位置、该第一头120的校准数据及头保持体21的校准数据。CPU162一边基于上述信息进行位置校正，一边以将各元件装配于目标位置的方式控制X轴滑动件112、Y轴滑动件114及头保持体21。具体地说，CPU162控制X轴滑动件112及Y轴滑动件116，以使第一位吸嘴13来到第一位元件的目标位置的正上方的方式移动头单元110。在该移动中，吸附于各吸嘴13的元件以不会干扰到元件装配装置100上的构造物、已经装配在基板101的元件的方式使头保持体21向上方退避。另外，在移动中，使第一头120旋转而使第一位吸嘴操作杆39(A)配置于第一杆夹持部51之间。并且，在第一位元件的目标位置，CPU162以如下方式切换压力操作杆35：控制第一Z轴滑动件56，通过第一杆夹持部51而使第一位吸嘴13下降，然后，控制第二Z轴滑动件76，通过第二杆夹持部71而向第一位吸嘴13供给大气压。由此，吸附于第一位吸嘴13的元件被装配在第一位元件的目标位置。对于吸附于第二位之后的吸嘴13的元件，同样装配在基板101上。

在元件装配装置100，在预先按设计值制造或安装有各部件的基础上，生成将元件向目标位置装配的元件装配程序。但是，实际上按设计值制造或安装各部件的情况较少，实际上从设计值偏移。因此，如上所述，CPU162一边基于保持于当前头保持体21的头的基准点位置、该头的校准数据、头保持体21的校准数据来进行位置校正，一边将元件向目标位置装配。

[本实施方式与本发明的对应关系]

在此，明确本实施方式的结构要素与本发明的结构要素的对应关系。本实施方式的吸嘴13相当于本发明的元件保持件，头保持体21相当于头保持单元，CPU162相当于控制单元，HDD168相当于存储单元。此外，在本实施方式中，通过说明元件装配装置100的动作也明确了本发明的元件装配方法的一个例子。

[本实施方式的效果]

根据以上说明的本实施方式的元件装配装置100，在不需要生成更换的头的校准数据的情况下，只要进行更换的头的基准点的位置的测定即可。因此，进行更换的头的校准数据的测定的时间减少，进而元件装配装置100的校准所需的时间被缩短。因此，生产效率提高。

另外，预先将头保持体21的校准数据存储在HDD168中，在控制头保持体21进行元件装配动作时从HDD168读取并利用该校准数据。因此，即使在头保持体21从设计值偏移的情况下，也能够在考虑该偏移的基础上实施元件装配装置100的校准。

进而，CPU162通过判定更换的头的校准数据是否存储在HDD168中而判定是否需要生成更换的头的校准数据，因此能够较容易地判定是否需要生成更换的头的校准数据。

另外，由于元件装配装置100具备头自动更换功能，因此不仅生产效率因校准所需的时间的缩短化而提高，生产效率也因头更换的自动化而提高。

[其他实施方式]

此外，本发明并不限定于上述实施方式，不言而喻，只要从属于本发明的技术范围，则能够通过各种实施方式进行实施。

例如，在上述实施方式中，作为头自动更换流程中的一个步骤，设为执行校准(步骤S240，图12的流程图)，但是即使在通过手动来更换头的情况下，也执行相同的校准。在该情况下，也能够实现校准所需的时间的缩短。

在上述实施方式中，CPU162执行了图12的校准，但是也可以取而代之地执行图16的校准。在该校准中，在上述步骤S310中判定为肯定的情况下的处理与图12不同。即，CPU162在上述步骤S310中判定为肯定的情况下，在上述步骤S320、S330之后，基于头保持体21的校准数据、当前保持的头的基准点位置及该头的校准数据，执行与上述元件装配处理流程相同的处理，与此同时，执行元件装配位置的反馈(F/B)控制(步骤S340)。在上述元件装配处理流程中，一边进行位置校正一边装配元件，但是即便如此，也有可能因某种理由而导致应装配元件的目标位置与实际上装配有元件的位置之间发生偏移。为了消除该偏移，测定目标位置与实际的装配位置之间的偏移量，执行F/B控制。并且，CPU162将所获得的F/B校正值作为当前保持的头的校准数据之一而与执行F/B控制时的头的基准点位置建立关联，并存储在HDD168(步骤S350)。F/B校正值与执行F/B控制时的基准点位置之间具有相关关系。F/B校正值在之后执行的元件装配处理流程的步骤S420中被用作头的校准数据之一。因此，位置校正的精度与上述实施方式相比进一步提高。CPU162在步骤S420中利用F/B校正值时，根据存储在HDD168中的F/B校正值与执行F/B控制时的基准点位置之间的相关关系，求得与当前保持的头的基准点位置相对应的F/B校正值。

在上述实施方式中，头保持体21相当于本发明的头保持单元，第一头～第三头120、220、320相当于本发明的头，但是也可以如图17所示，X轴滑动件112相当于本发明的头保持单元，能够装卸地安装于X轴滑动件112的第一头单元HU1～第三头单元HU3相当于本发明的头。第一头单元HU1是具备了头保持体21及第一头120的头单元，第二头单元HU2是具备了头保持体21及第二头220的头单元，第三头单元HU3是具备了头保持体21及第三头320的头单元。在该情况下，X轴滑动件112是不具备旋转轴的头保持单元，第一头单元HU1～第三头单元HU3相对于该X轴滑动件112自动更换。

在上述实施方式中，也可以在进行元件装配装置100的校准时考虑R轴22的倾斜、吸嘴座12的倾斜等。如此一来，控制的精度进一步提高。

在上述实施方式中，在R轴22的底面设置了基准点23，但是无需积极地设置基准点23，例如，也可以取代基准点23而使用已经存在于R轴22的底面的部件(例如螺钉等)。这一点对于第一头120的背面120a的基准点123而言也是相同的。

在上述实施方式中，在求得R轴旋转中心时，将连结旋转角度为0°时的基准点的位置与旋转角度为180°时的基准点的位置的线段的中点设为R轴旋转中心，但是并无特殊限定，例如，也可以基于旋转角度为0°、90°、180°、270°这四个基准点的位置来求得R轴旋转中心。对于吸嘴座旋转中心也相同。

在上述实施方式中，将基准点位置设为相对于R轴旋转中心位置的位置，将吸嘴座旋转中心位置设为相对于基准点位置的位置，但是也可以将基准点位置、吸嘴座旋转中心位置设为相对于标记相机132的光轴的位置。

在上述实施方式中，元件供给装置150是供给带盘元件的装置，但是也可以是供给托盘元件、散装元件的装置。

在上述实施方式中，也可以设为能够将保持于头保持体21的头的吸嘴自动更换为收纳在吸嘴存放装置134中的吸嘴。

工业实用性

本发明能够应用于利用安装了元件的基板的控制设备等。

附图标记说明

1元件装配系统

12吸嘴座

13吸嘴

21头保持体

22R轴

23基准点

24R轴齿轮

25R轴马达

27Q轴齿轮

28Q轴马达

31卡合部件

33圆筒齿轮

34小齿轮

35压力操作杆

36底座

37卡合孔

39吸嘴操作杆

40弹簧

42二维条形码

51第一杆夹持部

52水平部分

53水平轴

54辊

55第一Z轴导轨

56第一Z轴滑动件

61离合器部件

62离合器部件

71第二杆夹持部

72水平部分

74辊

75第二Z轴导轨

76第二Z轴滑动件

100元件装配装置

101基板

102基台

104基板搬运装置

106支撑板

108传送带

110头单元

112X轴滑动件

114导轨

116Y轴滑动件

118导轨

120第一头

123基准点

130标记相机

132零件相机

134吸嘴存放装置

136玻璃板

138基准标记

140头收纳区域

142收纳场所

150带盘单元

152供料器

154带盘

160控制器

162CPU

164ROM

166RAM

168HDD

200管理计算机

220第二头

320第三头

Claims (6)

1.一种元件装配装置，具备：

头保持单元，对头进行保持，所述头具备能够进行元件的保持及保持解除的元件保持件；

控制单元，控制所述头保持单元的动作；及

存储单元，存储数据，

所述控制单元判定在所述头保持单元保持有预定的头时是否需要生成所述头的校准数据，

在需要生成所述头的校准数据的情况下，进行所述头的基准部的位置的测定及所述头的校准数据的测定，将所述头的校准数据存储在所述存储单元，基于所述头的校准数据与所述基准部的位置，控制保持有所述头的所述头保持单元的动作，

在不需要生成所述头的校准数据的情况下，测定所述基准部的位置，基于测定出的所述基准部的位置与存储在所述存储单元的所述头的校准数据，控制保持有所述头的所述头保持单元的动作。

2.根据权利要求1所述的元件装配装置，其中，

在需要生成所述头的校准数据的情况下，所述控制单元进行所述头的基准部的位置的测定及所述头的校准数据的测定，将所述头的基准部的位置及所述头的校准数据存储在所述存储单元，基于所述头的校准数据与所述基准部的位置，控制保持有所述头的所述头保持单元的动作，

在不需要生成所述头的校准数据的情况下，所述控制单元测定所述基准部的位置，基于测定出的所述基准部的位置、存储在所述存储单元的所述基准部的位置及存储在所述存储单元的所述头的校准数据，控制保持有所述头的所述头保持单元的动作。

3.根据权利要求1或2所述的元件装配装置，其中，

所述控制单元在判定是否需要生成所述头的校准数据之前，预先生成所述头保持单元的校准数据并将该校准数据存储在所述存储单元，在控制保持有所述头的所述头保持单元的动作时，也利用存储在所述存储单元的所述头保持单元的校准数据进行控制。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的元件装配装置，其中，

所述控制单元通过判定所述头的校准数据是否被存储在所述存储单元来判定是否需要生成所述头的校准数据。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的元件装配装置，其中，

所述元件装配装置具备将保持于所述头保持单元的头自动更换为所述预定的头的功能。

6.一种元件装配方法，包括如下工序：

在头保持单元保持预定的头；

进行所述头的基准部的位置的测定及所述头的校准数据的测定而生成所述头的校准数据，将所述头的校准数据存储在所述存储单元；

将所述头从所述头保持单元暂时拆下并再次保持于所述头保持单元；

在将所述头再次保持于所述头保持单元之后，再次测定所述基准部的位置；及

基于再次测定出的所述基准部的位置与存储在所述存储单元的所述头的校准数据，控制保持有所述头的所述头保持单元的动作。