CN106714542B - 表面贴装机的部件吸持头 - Google Patents

Abstract

本发明提供表面贴装机的部件吸持头，具有多个部件吸持部且包括：多个主轴，可沿轴线周围的T方向旋转，并在各个主轴的端部安装有部件吸持部；T轴驱动单元，产生用于主轴的T方向旋转操作的动力；太阳齿轮，从T轴驱动单元接收动力而旋转；第一行星齿轮，啮合于太阳齿轮；中间行星齿轮，与第一行星齿轮连接，并啮合于太阳齿轮；内啮合齿轮，啮合于中间行星齿轮；第二行星齿轮，与中间行星齿轮连接，并啮合于内啮合齿轮；第一弹性单元，布置于第一行星齿轮和中间行星齿轮之间而施加弹性力；第二弹性单元，布置于第二行星齿轮和中间行星齿轮之间而施加弹性力；行星齿轮轴，用于设置第一、第二行星齿轮及中间行星齿轮；载体，用于设置行星齿轮轴。

Description

表面贴装机的部件吸持头

技术领域

本发明涉及一种部件吸持头，该部件吸持头具有部件吸持部，该部件吸持部在用于将IC芯片等部件(电子部件)贴装到基板上的表面贴装机中吸持部件。

背景技术

通常，表面贴装机以如下方式构成：使部件吸持头向部件供应部的上方移动，并在此处使配备于部件支撑头的、作为部件吸持部的吸嘴执行下降/上升操作(升降操作)，从而在吸嘴的下端部真空吸附所述部件并将其拾取，然后使部件吸持头向基板的上方移动，并在此处再次使吸嘴执行下降/上升操作，从而将部件贴装到基板上的预定的坐标位置。

通常，对表面贴装机而言，在将借助吸嘴而拾取的部件贴装到基板的情况下，为了防止贴装错误而在贴装之前利用摄像机等拍摄被拾取的部件并识别，然后检测所述部件的不良与否以及部件的姿势。在此，如果对部件的姿势进行检测的结果为部件的姿势有误，则需要将设置有吸嘴的主轴沿着其轴线周围的方向旋转而校正相关部件的姿势之后将其贴装到基板。

发明内容

根据本发明的一方面，所要解决的主要技术问题在于防止应用于部件吸持头的行星齿轮装置的齿隙(backlash)的出现。

根据本发明的一方面，提供一种部件吸持头，具有多个部件吸持部，该部件吸持头包括：多个主轴，能够沿着轴线周围的T方向旋转，并在各个主轴的端部安装有所述部件吸持部；T轴驱动单元，产生用于所述主轴的T方向旋转操作的动力；太阳齿轮，从所述T轴驱动单元接收动力而旋转；第一行星齿轮，啮合于所述太阳齿轮；中间行星齿轮，与所述第一行星齿轮连接，并啮合于所述太阳齿轮；内啮合齿轮，啮合于所述中间行星齿轮；第二行星齿轮，与所述中间行星齿轮连接，并啮合于所述内啮合齿轮；第一弹性单元，布置于所述第一行星齿轮与所述中间行星齿轮之间而施加弹性力；第二弹性单元，布置于所述第二行星齿轮与所述中间行星齿轮之间而施加弹性力；行星齿轮轴，用于设置所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述中间行星齿轮；载体，用于设置所述行星齿轮轴。

其中，所述主轴可沿着旋转头的周围方向布置有多个，所述旋转头以能够沿头部主体的垂直轴周围的R方向旋转的方式设置。

在此，所述太阳齿轮可借助所述太阳齿轮轴而从所述T轴驱动单元接收动力，所述第一行星齿轮、所述中间行星齿轮、所述第二行星齿轮以与所述太阳齿轮轴的轴向平行的方式按序排列。

其中，所述第一弹性单元以及所述第二弹性单元可由扭簧构成。

根据本发明的一方面的部件吸持头具有如下的技术效果：防止发生沿着主轴的轴线周围方向执行主轴的旋转的行星齿轮装置的齿隙。

附图说明

图1是示出根据本发明的一实施例的部件吸持头的立体图。

图2是示出用于使主轴(吸嘴)在图1的部件吸持头中沿着Z方向升降的机构的说明图。

图3是示出图2的用于使主轴(吸嘴)沿着Z方向升降的机构中的升降部周围构造的说明图。

图4表示借助图2所示的升降部而使主轴(吸嘴)下降时的情形，(a)是示出主轴(吸嘴)位于初始位置的状态的图；(b)是示出使主轴(吸嘴)下降的状态的图。

图5是放大表示安装在根据本发明的一实施例的主轴下端的吸嘴部分的剖面的立体图。

图6是示意性地示出根据本发明的一实施例的用于实现旋转头的主轴的T方向旋转操作的结构的局部立体图。

图7是从上方观察根据本发明的一实施例的行星齿轮装置的示意性平面图。

图8是将图6沿着Ⅷ-Ⅷ线截取并图示的示意性剖面图。

图9是根据本发明的一实施例的行星齿轮轴、第一行星齿轮、中间行星齿轮、第二行星齿轮、第一弹性单元、第二弹性单元的示意性分解立体图。

图10是示出根据本发明的一实施例的主轴旋转齿轮啮合于T轴旋转齿轮的情形的示意性剖面图。

图11是示出根据本发明的一实施例的行星齿轮装置的第一行星齿轮以及中间行星齿轮与太阳齿轮之间的啮合情形的示意性平面图。

符号说明

10：部件吸持头 20：头部主体

30：旋转头 31：主轴

32：吸嘴 40：光纤传感器

50：控制部 60：行星齿轮装置

70：T轴旋转齿轮

具体实施方式

以下，参照附图而对根据优选的实施例的本发明进行详细的说明。另外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的构造的构成要素使用相同的符号，并省略重复的说明。

图1是示出根据本发明的一实施例的部件吸持头的立体图。

如图1所示，部件吸持头10是旋转头式部件吸持头，旋转头30能够沿着垂直轴周围的R方向旋转地安装于固定地布置的头部主体20上。在该旋转头30，沿着圆周方向等间隔地布置有多个主轴31，并在各个主轴31的下端安装有作为吸附而吸持部件的部件吸持机构的吸嘴32。

旋转头30可根据设置于头部主体20的R伺服电机21的驱动而沿着R方向旋转。而且各个主轴31可以根据设置于头部主体20的T伺服电机22的驱动而沿着各主轴31的轴线周围的T方向旋转。

此外，在头部主体20布置有用于使位于特定位置的主轴31a沿着作为轴线方向的Z方向升降的Z伺服电机23。由于通过R伺服电机21的驱动而使旋转头30沿着R方向旋转的机构是周知的要素，所以在此省略与之相关的说明。在下文中，对通过Z伺服电机23的驱动而使主轴31a下降的机构进行说明。

图2是表示在图1的部件吸持头10中使主轴31a中沿着Z方向升降的机构的说明图。布置于头部主体20的Z伺服电机23的电机轴与滚珠螺杆机构24的螺杆轴24a连接，而且在螺杆轴24a上安装有螺母24b。另外，其螺母24b与升降部25连接。因此，升降部25将会根据Z伺服电机23的驱动而与螺母24b一同沿着Z方向移动。

升降部25在头部主体20侧仅设置有一个。在使主轴31下降时，通过使主轴31相对升降部25移动而选择多个主轴41中的欲要下降的主轴31(位于所述特定位置的主轴31a)，并通过使升降部25下降而使该主轴31a及其下端的吸嘴32下降。

即，在本实施例中，如图3所示，可以通过使旋转头30沿着R方向旋转旋转而使主轴31相对于升降部25移动，从而使将要下降的主轴31a位于升降部25下面。接着，按压升降部25而使位于升降部25仅下方的主轴31a下降。在此，选择位于特定位置的主轴31a而下降的构成并不局限于如上所述的构成。例如，可以采用如下的构成：不会为了选择欲要下降的主轴31a而使主轴31移动，反而通过使升降部25移动而选择欲要下降的主轴31a。此外，在此也可以存在两处以上的特定位置。

如图2所示，在连接有升降部25的螺母24b可以连接有连接棒26，在连接棒26可以连接有花键螺母28，而且在花键螺母28可以设置有光纤传感器40。

此外，在头部主体20固定设置有花键轴27，而且花键螺母28可滑动地设置于花键轴27。即，光纤传感器40以与升降部25形成一体的方式被设置。因此，如果升降部25根据Z伺服电机23的驱动而沿着Z方向移动，则光纤传感器40将会与此联动而沿着Z方向移动，该情形图示在图4中。

图4的(a)是示出图示于图2的主轴31a位于初始位置的状态的图；图4的(b)是示出借助于升降部25而使图示于图2的主轴31a下降的状态的图。在此，主轴31借助由两个螺旋弹簧构成的弹性物体33(参照图2)而始终朝向初始位置得到弹性支撑。

另外，光纤传感器40作为抵接感测传感器，以发光部及收光部连同光纤、透镜等一并插入的方式构成，由于其构成本身被周知，在此省略详细的说明。

在本实施例中，如图2所示，光线传感器40在主轴31的下端沿着相对于吸嘴而向上方的倾斜的方向布置，所述吸嘴将作为弹性部件的螺旋弹簧34夹在中间而被安装。而且，光纤传感器40的发光部沿着向下倾斜的方向而向吸嘴32的外周上表面的反射面32a照射光P，所述吸嘴32在图5中被放大表示。其照射的光P在反射面32a被反射，而且光纤传感器40的收光部将会接收被反射的反射光。

在此，如上所述，吸嘴32以将螺旋弹簧置于中间的方式被安装在主轴31的下端。因此，如果主轴31下降而抵接到吸嘴32，则螺旋弹簧34会被压缩而在上下方向上改变与吸嘴32的相对主轴31的位置。具体而言，吸嘴32会向主轴31的下端侧进行相对性的移动。在此，“抵接”到吸嘴32意味着从吸嘴32的下方受到了作用力，而且这种情况涵盖包含以下情况：在部件的拾取工序中，吸嘴32的下端部通过吸嘴32的向下移动而与部件的上表面抵接的情况；以及在部件的贴装工序中，吸嘴32的下端部所吸附而吸持的部件与基板的上表面抵接的情况。

另外，从光纤传感器40的发光部照射的光P借助镜头40a而被对焦在未抵接吸嘴32的初始状态下的反射面32a。因此，如果针对主轴31的吸嘴32的位置由于吸嘴32抵接而在上下方向上有变化，则从反射面32a反射的反射光的量将会减少，从而光纤传感器40的收光部所接收的收光量将会减少。在本实施例中，通过光纤传感器40的传感器部40b检测该收光量的测量(收光量的减少的测量等)，并在控制部50中进行运算而判断其状态。

传感器部40b尽可能连续地测量收光量，并待到收光量的减少量达到预定的值时，发出预定的信号。即，在收光量减少预定量的情况下，传感器部40b将会判断为已与吸嘴32抵接，从而发出“抵接检测信号”，并且控制部50基于这种信号来执行运算并进行控制。

另外，以下参照图6至图11而对用于主轴31的T方向旋转操作(T轴旋转)的部件吸持头10的构成进行说明。

图6是示意性地示出根据本发明的一实施例的用于旋转头的主轴的T方向旋转操作的结构的局部立体图。图6是为了便于说明而将与头部主体20的外部外壳以及与T轴的旋转无关的部分去除而示出的图。另外，图7是从上方观察根据本发明的一实施例的行星齿轮装置的平面图；图8是将图6沿着Ⅷ-Ⅷ线截取并图示的示意性的剖面图。此外，图9是根据本发明的一实施例的行星齿轮轴、第一行星齿轮、中间行星齿轮、第二行星齿轮、第一弹性单元、第二弹性单元的示意性分解立体图。图10是示出根据本发明的一实施例的主轴旋转齿轮与T轴旋转齿轮啮合的情形的示意性的剖面图；图11是示出根据本发明的一实施例的行星齿轮装置的第一行星齿轮以及中间行星齿轮与太阳齿轮啮合的情形的示意性平面图。

在图6至图11中，示出了T伺服电机22、联轴器22a、行星齿轮装置60。

如上所述，T伺服电机22是用于产生主轴31沿着T方向旋转的操作的动力的T轴驱动单元。即，如果T伺服电机22从控制部50接收信号而运行，则T伺服电机22的旋转轴(未图示)将会旋转。另外，如图6以及图8所示，T伺服电机22的旋转轴(未图示)借助联轴器22a而与太阳齿轮轴61a连接，因此，如果T伺服电机22的旋转轴旋转，则太阳齿轮轴61a也会随之旋转，于是从T伺服电机22产生的动力将会被传递到太阳齿轮轴61a。

如图7至图9所示，行星齿轮装置60包括：太阳齿轮61、行星齿轮轴62a、第一行星齿轮62b、中间行星齿轮62c、第二行星齿轮62d、第一弹性单元62e、第二弹性单元62f、载体63、内啮合齿轮64。

根据本实施例的行星齿轮装置60由一个太阳齿轮61、两个行星齿轮轴62a、两个第一行星齿轮62b、两个中间行星齿轮62c、两个第二行星齿轮62d、两个第一弹性单元62e、两个第二弹性单元62f、一个载体63、一个内啮合齿轮64构成，但是本发明并不局限于此。即，根据本发明的行星齿轮装置的细部结构可被适当地改变。例如，根据本发明的行星齿轮装置可以由一个太阳齿轮、三个行星齿轮轴、三个第一行星齿轮、三个中间行星齿轮、三个第二行星齿轮、三个第一弹性单元、三个第二弹性单元、一个载体、一个内啮合齿轮构成。

另外，太阳齿轮61从太阳齿轮轴61a接收动力，而且太阳齿轮轴61a借助第一轴承61b而可转动地被支撑在内部框架60a。

行星齿轮轴62a借助于第二轴承62a_1而可转动地被载体63支撑，在行星齿轮轴62a的外周设置有第一行星齿轮62b、中间行星齿轮62c、第二行星齿轮62d、第一弹性单元62e、第二弹性单元62f。

在第一行星齿轮62b、中间行星齿轮62c、第二行星齿轮62d的外周形成有齿轮的齿，而且在第一行星齿轮62b和第二行星齿轮62d的中间布置有中间行星齿轮62c。

中间行星齿轮62c固定设置于行星行星齿轮62a，第一行星齿轮62b和第二行星齿轮62d可转动地被设置于行星齿轮轴62a。

第一行星齿轮62b和中间行星齿轮62c在啮合区域S1一同与太阳齿轮61啮合，而且第二行星齿轮62d和中间行星齿轮62c在啮合区域S2一同与内啮合齿轮64啮合。

在第一行星齿轮62b和中间行星齿轮62c之间布置有第一弹性单元，而且在第二行星齿轮62d和中间行星齿轮62c之间布置有第二弹性单元62f。

第一行星齿轮62b以利用第一弹性单元62e而使预定的弹性力得以保持的方式连接到中间行星齿轮62c，于是第一行星齿轮62b可以沿着旋转方向被中间行星齿轮62c弹性支撑。据此，如图10所示，即使是在中间行星齿轮62c与太阳齿轮61啮合而与第一顶点P1接触的瞬间，第一行星齿轮62b仍会借助于第一弹性单元62e而持续地向中间行星齿轮62c施加弹性力，因此，第一行星齿轮62b将会在太阳齿轮61的第二顶点P2接触。因此，在行星齿轮装置60的运行过程中，仍会保持第一行星齿轮62b与太阳齿轮61的接触以及中间行星齿轮62b与太阳齿轮61的接触，从而能够防止在第一行星齿轮62b和太阳齿轮61之间发生齿隙，而且还能够防止在中间行星齿轮62c和太阳齿轮61之间发生齿隙。

此外，第二行星齿轮62d以利用第二弹性单元62f而使预定的弹性力得以保持的方式连接于中间行星齿轮62c，于是第二行星齿轮62d可以沿着旋转方向而被中间行星齿轮62c弹性支撑。这样，即使是在中间行星齿轮62c与内啮合齿轮64啮合而接触的瞬间，第二行星齿轮62d仍会借助第二弹性单元62f而持续地对中间行星齿轮62c施加弹性力，因此第二行星齿轮62d将会在内啮合齿轮64的顶点接触。因此，在行星齿轮装置60的运行过程中，仍会保持第二行星齿轮62d与内啮合齿轮64的接触以及中间行星齿轮62c与内啮合齿轮64的接触，从而能够防止在第二行星齿轮62d和内啮合齿轮64之间发生齿隙，而且还能够防止在中间行星齿轮62c和内啮合齿轮64之间发生齿隙。

另外，作为第一弹性单元62e以及第二弹性单元62f，可以使用扭簧(Torsionspring)。虽然根据本实施例的第一弹性单元62e以及第二弹性单元62f使用了扭簧，但是本发明并不局限于此。即，根据本发明的第一弹性单元以及第二弹性单元只要能够使第一行星齿轮62b和第二行星齿轮62d以保持预定的弹性力的方式被中间行星齿轮62c支撑即可，其材料以及形状并不受到特别的限制。

另外，载体63被载体轴63a支撑，而且载体轴63a借助第三轴承63b而可转动地被内部框架60a支撑。如图9所示，载体轴63a与T轴旋转齿轮70连接，而且形成于T轴旋转齿轮70的外周的齿轮的齿与设置于主轴31的主轴旋转齿轮31b啮合，从而当载体轴63a旋转时，主轴31也一起旋转。

内啮合齿轮64固定设置于内部框架60a，而且内啮合齿轮64的内周的齿轮将会如上所述地在啮合区域S2啮合于第二行星齿轮62d和中间行星齿轮62c。

以下，对根据本实施例的旋转头30的T轴方向的旋转操作进行说明。

在借助吸嘴32而执行部件的吸附操作之后，在对基板进行贴装之前，表面贴装机的摄像机(未图示)拍摄吸附于吸嘴32的部件，而且表面贴装机的控制部50判断吸附于吸嘴32的部件的姿势以及缺陷是否存在。

如果由于吸附于吸嘴32的部件的姿势错误而需要进行部件的T轴方向旋转，则控制部50将会使T伺服电机22驱动。如果T伺服电机22驱动，则会通过联轴器22a而将动力传递给行星齿轮装置60。

具体而言，如果T伺服电机22驱动，则太阳齿轮轴61a以及太阳齿轮61将会旋转，而且如果太阳齿轮61旋转，则与之啮合的第一行星齿轮62b以及中间行星齿轮62c将会旋转。

当中间行星齿轮62c旋转(自转)时，由于啮合于中间行星齿轮62c的内啮合齿轮64处于固定状态，因此行星齿轮轴62a以及中间行星齿轮62c将会以太阳齿轮轴61a为中心而公转。

如果行星齿轮轴62a以及中间行星齿轮62c公转，则连接于行星齿轮轴62a的载体63也会转动。

如果载体63旋转，则载体轴63a将会旋转，而且如果载体轴63a旋转，则T轴旋转齿轮70随之旋转。于是，与T轴旋转齿轮70啮合的主轴旋转齿轮31b以及主轴31也会一同旋转，因此吸附于吸嘴32的部件也会沿着T轴方向旋转。

如上所述，对根据本实施例的部件吸持头10而言，第一行星齿轮62b和第二行星齿轮62d分别利用第一弹性单元62e、第二弹性单元62f而连接于中间行星齿轮62c，因此，如上所述，能够在第一行星齿轮62b以及中间行星齿轮62c和太阳齿轮61之间防止发生齿隙，而且在第二行星齿轮62d以及中间行星齿轮62c与内啮合齿轮64之间也能够防止发生齿隙。据此，可以提高行星齿轮装置60的控制准确性，同时也能够减少行星齿轮装置60的磨损、振动、噪声等。

同时，根据本实施例的行星齿轮装置60以第一行星齿轮62b、中间行星齿轮62c、第二行星齿轮62d沿着Z方向(即，太阳齿轮轴61a的轴方向)平行的方式按序排列，因此可以有效地实现减速功能，与此同时能够有效地使用布置空间，以减小整体的体积和大小，从而能够实现紧凑的部件吸持头10。

已参照附图所示的实施例而对本发明的一方面进行了说明，但这些只是示例性的，该技术领域中具有基本知识的人员皆可理解能够据此实现多样的变形及其他均等的实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应当按照权利要求书确定。

产业上的可利用性

本发明可以利用于贴装部件的表面贴装机的制造及应用。

Claims (4)

1.一种部件吸持头，具有多个部件吸持部，该部件吸持头包括：

多个主轴，能够沿着所述主轴的轴线周围的圆周方向旋转，并在各个主轴的端部安装有所述部件吸持部；

T轴驱动单元，产生用于所述主轴的沿所述主轴的轴线周围的圆周方向旋转操作的动力；

太阳齿轮，从所述T轴驱动单元接收动力而旋转；

第一行星齿轮，啮合于所述太阳齿轮；

中间行星齿轮，与所述第一行星齿轮连接，并啮合于所述太阳齿轮；

内啮合齿轮，啮合于所述中间行星齿轮；

第二行星齿轮，与所述中间行星齿轮连接，并啮合于所述内啮合齿轮；

第一弹性单元，布置于所述第一行星齿轮与所述中间行星齿轮之间而施加弹性力；

第二弹性单元，布置于所述第二行星齿轮与所述中间行星齿轮之间而施加弹性力；

行星齿轮轴，用于设置所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述中间行星齿轮；以及

载体，用于设置所述行星齿轮轴，

其中，所述行星齿轮轴可转动地设置于所述载体，所述第一行星齿轮、所述中间行星齿轮、所述第二行星齿轮在所述行星齿轮轴的外周沿着所述行星齿轮轴的轴向设置，

所述第一行星齿轮以利用所述第一弹性单元而使预定的弹性力得以保持的方式连接到所述中间行星齿轮，从而所述第一行星齿轮沿着旋转方向被所述中间行星齿轮弹性支撑，

所述第二行星齿轮以利用所述第二弹性单元而使预定的弹性力得以保持的方式连接于所述中间行星齿轮，从而所述第二行星齿轮沿着旋转方向而被所述中间行星齿轮弹性支撑。

2.如权利要求1所述的部件吸持头，其中，

所述主轴沿着旋转头的周围方向布置有多个，所述旋转头以能够沿头部主体的垂直轴周围的圆周方向旋转的方式设置。

3.如权利要求1所述的部件吸持头，其中，

所述太阳齿轮借助所述太阳齿轮轴而从所述T轴驱动单元接收动力，

所述第一行星齿轮、所述中间行星齿轮、所述第二行星齿轮以与所述太阳齿轮轴的轴向平行的方式按序排列。

4.如权利要求1所述的部件吸持头，其中，

所述第一弹性单元以及所述第二弹性单元由扭簧构成。

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