CN107852852A

CN107852852A - 元件安装装置

Info

Publication number: CN107852852A
Application number: CN201580081975.4A
Authority: CN
Inventors: 伊藤秀俊; 山本瑞穂
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2018-03-27
Anticipated expiration: 2035-08-07
Also published as: EP3334266B1; CN107852852B; US20190075690A1; EP3334266A1; JP6578005B2; JPWO2017026006A1; EP3334266A4; WO2017026006A1; US10834859B2

Abstract

元件安装装置具备：XY机器人(20)；Z轴滑动件(29)，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于XY机器人(20)的X轴滑动件(26)；头(30)，搭载于Z轴滑动件(29)；及吸嘴，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于头(30)。该元件安装装置(10)将从元件供给单元(70)供给的元件吸附于吸嘴并向基板S的预定位置搬运来进行安装。在Y轴滑动件(22)的后方配置有外观形状为U字形、且能够沿X轴方向及Z轴方向伸缩的挠性部(56)。挠性部(56)是通过将X轴配线配管的至少一部分与Z轴配线配管的至少一部分集束在一起而形成的。

Description

元件安装装置

技术领域

本发明涉及一种元件安装装置。

背景技术

迄今为止，已知有将从元件供给装置供给的元件吸附于吸嘴并向基板的预定位置搬运来进行安装的元件安装装置。例如，在专利文献1中，作为这种元件安装装置，公开有具备Y轴滑动件、安装于该Y轴滑动件的前表面的X轴滑动件、搭载于该X轴滑动件的旋转头及以能够在Z轴方向上移动的方式安装于该旋转头的多个吸嘴的元件安装装置。在这样的元件安装装置中，若吸嘴在Z轴方向上的行程较长，则成为生产率变差的重要因素。因此，考虑在X轴滑动件安装Z轴滑动件，在该Z轴滑动件搭载旋转头，以将旋转头定位于比通常靠下方的位置的状态使吸嘴沿Z轴方向移动，从而与通常相比缩短吸嘴在Z轴方向上的行程。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/045033号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在将Z轴滑动件安装于X轴滑动件的情况下，需要重新引绕与Z轴滑动件连接的Z轴配线，存在无法使元件安装装置的构造紧凑、或操作性变差的隐患。这一点不仅是针对配线，对于配管也相同。

本发明就是鉴于这样的课题而提出的，其主要目的在于，在以能够在Z轴方向上移动的方式安装于XY机器人的一方的滑动件的Z轴滑动件搭载有头的元件安装装置中，提高生产率和节省配线配管的空间。

用于解决课题的技术方案

本发明的元件安装装置具备：XY机器人；Z轴滑动件，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于该XY机器人的一方的滑动件；头，搭载于所述Z轴滑动件；及吸嘴，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于所述头，将从元件供给装置供给的元件吸附于所述吸嘴并向基板的预定位置搬运来进行安装，所述元件安装装置具备：第一配线配管，与搭载于所述XY机器人的一方的滑动件上的设备连接，追随该滑动件的动作；第二配线配管，与搭载于所述Z轴滑动件上的设备连接，追随该Z轴滑动件的动作；及挠性部，是通过将所述第一配线配管的至少一部分与所述第二配线配管的至少一部分集束在一起而形成的，能够沿所述XY机器人的一方的滑动件的移动方向及所述Z轴滑动件的移动方向伸缩。

在该元件安装装置中，在XY机器人的一方的滑动件安装Z轴滑动件，在该Z轴滑动件搭载头。因此，能够将头定位于比通常靠下方的位置。若在该状态下进行吸嘴对元件的吸附、安装，则吸嘴在Z轴方向上的行程缩短使头降低的量。其结果是，生产率提高。另外，将第一配线配管(XY机器人的一方的滑动件的配线配管)的至少一部分与第二配线(Z轴滑动件的配线配管)的至少一部分集束在一起而形成挠性部。因此，与完全分别引绕第一配线配管及第二配线配管的情况相比，能够节省配线配管的空间。

在本发明的元件安装装置中，也可以是，所述挠性部在该挠性部的一端位于该挠性部的另一端的正下方的状态下中间部分形成为U字形(若改变观察方式，则为C字形)或S字形。由于这样的挠性部通过使U字形或S字形的中间部分变形而能够伸缩，因此是较为简单的构造，并且能够良好地追随XY机器人的一方的滑动件、Z轴滑动件的移动。

在本发明的元件安装装置中，也可以是，所述Z轴滑动件具备壳体，该壳体从该Z轴滑动件的下部通过所述XY机器人的另一方的滑动件的下方空间而到达安装有所述Z轴滑动件的一侧的相反侧的空间，所述挠性部在所述相反侧的空间内设于从所述壳体至所述另一方的滑动件的上部的区间。如此一来，由于挠性部配置于XY机器人的另一方的滑动件中的安装有Z轴滑动件、头的一侧的相反侧的空间，因此例如在更换安装于Z轴滑动件的头时，挠性部不会造成妨碍。

在该情况下，也可以是，所述挠性部构成为以不会从所述相反侧的空间的预定区域突出的方式挠曲。如此一来，能够使元件安装装置进行工作所需的空间紧凑。也可以是，所述预定区域的至少一部分与由所述XY机器人的另一方的滑动件围成的空间重复。

附图说明

图1是表示元件安装装置10的概略的立体图。

图2是头30的立体图。

图3是元件安装装置10的主要部分的侧视图。

图4是元件安装装置10的主要部分的侧视图。

图5是从后方观察元件安装装置10的主要部分的立体图。

具体实施方式

以下，使用附图说明用于实施本发明的实施方式。图1是表示元件安装装置10的概略的立体图，图2是头30的立体图，图3是元件安装装置10的主要部分的侧视图。此外，图1的左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，上下方向为Z轴方向。

如图1所示，元件安装装置10具备基板搬运单元12、XY机器人20、头30、零件相机66、元件供给单元70及控制器76。

基板搬运单元12通过分别设于前后的输送机单元14将基板S从左向右搬运。另外，基板搬运单元12通过使支撑销16从被搬运来的基板S的下方上顶而将基板S从输送机单元14顶起并进行支撑，通过使支撑基板S的支撑销16下降而使基板S返回到输送机单元14。

XY机器人20具备Y轴滑动件22和X轴滑动件26。Y轴滑动件22在架设于沿前后方向(Y轴方向)设于主体框11的上段部的左右一对Y轴引导导轨24的状态下能够沿Y轴引导导轨24移动。X轴滑动件26安装于沿左右方向(X轴方向)设于Y轴滑动件22的前表面的X轴引导导轨28，能够沿X轴引导导轨28移动。X轴引导导轨28具有与Y轴滑动件22的左右宽度大致相同的长度。该XY机器人20由控制器76控制，能够使头30向XY平面上的任意位置移动。

头30以能够装卸的方式搭载于Z轴滑动件29，该Z轴滑动件29以能够在Z轴方向上移动的方式安装于X轴滑动件26的前表面。如图2所示，该头30具备框架38，在该框架38具备自动工具33、R轴马达34、θ轴马达35、Z轴马达36等。自动工具33为圆筒形状，沿圆周方向具备多个能够供吸嘴31装卸的吸嘴支架32。R轴马达34通过使自动工具33绕其轴心线(R轴)旋转而使装配于各吸嘴支架32的吸嘴31沿自动工具33的圆周方向回转。θ轴马达35使装配于自动工具33的各吸嘴支架32绕其轴心线(θ轴)旋转(自转)。Z轴马达36是构成吸嘴升降机构37的部件，使吸嘴支架32与吸嘴31一起在吸嘴31的回转轨道上的预定位置进行下降。装配于吸嘴支架32的吸嘴31通过空气配管使负压作用于吸嘴31的吸引口而能够吸附(保持)元件、或使正压作用于吸引口而能够解除元件的吸附(解除元件的保持)。此外，自动工具33以能够装卸的方式安装于头30，也能够更换为吸嘴31的数量不同的自动工具。

在此，基于图3说明头30的周边装置。经由引导件23而能够沿Y轴方向滑动地安装于Y轴引导导轨24的Y轴滑动件22具备：Y轴框架22a，通过在沿左右方向延伸的框架主体设有由倒直角三角形构成的侧面而形成；及加强肋22b，由倒直角三角形构成，且形成于该Y轴框架22a的后方的数个位置。X轴滑动件26经由引导件25而能够沿X轴方向滑动地安装于在Y轴框架22a的前表面沿左右方向延伸的上下一对X轴引导导轨28。该X轴滑动件26在Y轴框架22a的前表面具备X方向的驱动源(X轴驱动源)。该X轴驱动源既可以是马达与滚珠丝杠的组合，也可以是线性马达。Z轴滑动件29经由引导件52而能够沿Z轴方向滑动地安装于在X轴滑动件26的前表面沿上下方向延伸的左右一对Z轴引导导轨50。该Z轴滑动件29通过未图示的Z轴滚珠丝杠机构能够在Z轴方向上移动。Z轴滑动件29具备从Z轴滑动件29的下部通过Y轴滑动件22的下方空间而到达Y轴滑动件22的后方空间(设有保持有头30的Z轴滑动件29的一侧的相反侧的空间)的壳体54。在该壳体54内，与搭载于X轴滑动件26的设备连接的配线配管(X轴配线配管)的一部分或全部和与搭载于Z轴滑动件29的设备连接的配线配管(Z轴配线配管)的一部分或全部被集束在一起并向Y轴滑动件22的后方空间引导。作为搭载于X轴滑动件26的设备，例如列举有支撑销用工作缸(未图示)、Z轴滚珠丝杠机构、X轴驱动源等。作为搭载于Z轴滑动件29的设备，例如列举有各马达34、35、36、向吸嘴31供给负压、正压的空气配管等。被导向Y轴滑动件22的后方空间的配线配管经由从下方朝向上方形成的挠性部56而到达Y轴滑动件22的后方上部，以能够沿Y轴方向伸缩的状态在主体框11中的沿Y轴方向延伸的Y轴框11a中通过，最终与控制器76、未图示的真空泵、电源等连接。挠性部56是将具有挠性的X轴配线配管的至少一部分和具有挠性的Z轴滑动件的配线配管的至少一部分以扁平型(一层)排列并利用树脂加以固定而整体具有挠性地形成的。该挠性部56在挠性部56的下端位于挠性部56的上端的正下方的状态下中间部分呈C字形(U字形)弯曲(参照图5)。另外，Z轴滑动件29的保持部29a具有卡合部29b，该卡合部29b从上下夹着设于头30的后表面的被卡合部30a而将被卡合部30a以能够装卸的方式进行固定。

零件相机66以拍摄方向朝上的方式设置于元件供给单元70与基板搬运单元12之间、且设置于左右方向上的长度的大致中央。该零件相机66对在零件相机66的上方通过的吸嘴31所吸附的元件进行拍摄，并将通过拍摄所得的图像向控制器76输出。

元件供给单元70具备带盘72和供料器74。在带盘72卷绕有带，该带以沿长边方向排列的方式形成有收容有元件的凹部。供料器74将卷绕于带盘72的带的元件向预定的元件供给位置送出。卷绕于带盘72的带具有覆盖元件的薄膜，但当到达元件供给位置时，薄膜被剥离。因此，配置于元件供给位置的元件成为能够由搭载于头30的自动工具33的吸嘴31吸附的状态。

控制器76构成为以CPU为中心的公知的微处理器，除了CPU以外，还具备ROM、HDD、RAM等。向控制器76输入来自检测X轴滑动件26的位置的X轴位置传感器的位置信号、来自检测Y轴滑动件22的位置的Y轴位置传感器的位置信号、来自检测Z轴滑动件29的位置的Z轴位置传感器的位置信号、来自检测吸嘴31的高度的吸嘴传感器的位置信号、来自能够拍摄吸嘴31所吸附的元件的零件相机66的图像信号等。另一方面，从控制器76输出向元件供给单元70的控制信号、向基板搬运单元12的控制信号、向使X轴滑动件26移动的X轴马达的驱动信号、向使Y轴滑动件22移动的Y轴马达的驱动信号、向Z轴马达36的驱动信号、向Z轴滚珠丝杠机构的马达的驱动信号、向头30的驱动信号等。

接下来，说明元件安装装置10的动作、特别是将由元件供给单元70供给的元件吸附于吸嘴并安装于基板S的预定位置的动作。

首先，控制器76控制R轴马达34而使自动工具33自转，从而使第一个吸嘴31向设有吸嘴升降机构37的位置移动。接下来，控制器76控制XY机器人20，使头30移动以使第一个吸嘴31来到元件供给位置的上方。接下来，控制器76控制未图示的Z轴滚珠丝杠机构，使Z轴滑动件29从通常位置向预定的下方位置移动。当Z轴滑动件29位于通常位置时，如图3所示，从基准面至头30的下表面的高度为H1。另一方面，当与保持部29a一体化的Z轴滑动件29、头30、壳体54相对于X轴滑动件26下降而到达预定的下方位置时，如图4所示，从基准面至头30的下表面的高度为H2(＜H1)。当在该状态下进行吸嘴31对元件的吸附、安装时，吸嘴31在Z轴方向上的行程与通常相比缩短使头30降低的量(＝H1-H2)。接下来，控制器76控制Z轴马达36而使第一个吸嘴31下降，控制空气配管的压力调整阀以向吸嘴31供给负压。由此，元件被第一个吸嘴吸附。控制器76也同样地使第二个之后的吸嘴31吸附元件，最终使自动工具33的所有吸嘴31吸附元件。然后，控制器76在控制XY机器人20而使头30移动到零件相机66的上方之后，控制R轴马达34及零件相机66，使零件相机66依次拍摄所有吸嘴31所吸附的元件。控制器76通过分析该拍摄图像来掌握元件的姿势。接下来，控制器76控制XY机器人20而使头30向基板S上移动，从第一个吸嘴31所吸附的元件起依次向基板S安装。安装顺序是几乎与吸附顺序相反的顺序，但是相对于在吸附时控制空气配管的压力调整阀以向吸嘴31供给负压，在安装时向吸嘴31供给正压。此外，控制器76在吸嘴31吸附元件时、将吸嘴31所吸附的元件向基板S的预定位置安装时，适当地控制θ轴马达35而使吸嘴31旋转，来调整元件的姿势。

这样，在控制器76向基板S安装元件的期间，与X轴滑动件26在X轴方向上移动、或Z轴滑动件29在Z轴方向上移动相伴地，配线、配管的挠性部56沿与它们相同的方向伸缩。在图5中示出此时的状态。图5是从后方观察元件安装装置10的主要部分的立体图。在图5中，为了便于说明，省略了X轴滑动件26、Z轴滑动件29、头30。壳体54与以能够在Z轴方向上移动的方式安装于X轴滑动件26的Z轴滑动件29一体化(参照图3)。因此，该壳体54能够在XZ轴方向上移动。当该壳体54位于左侧(在图5中为右侧)的最上方时(参照图5的实线)，挠性部56的下端配置于挠性部56的上端的大致正下方，挠性部56的中间部分的外观形状形成为C字形。当壳体54从该状态向右侧(在图5中为左侧)移动时，壳体54在保持其高度的状态下向右侧移动，挠性部56的C字形的部分沿横向伸展而形成为Z字形(参照图5的点划线)。另一方面，当壳体54从位于左侧的最上方的状态(参照图5的实线)向下侧移动时，壳体54在保持XY坐标的位置的状态下向下侧移动，挠性部56的C字形的部分形成为沿纵向伸展的形状。这样，由于挠性部56能够沿X轴方向、Z轴方向伸缩，因此能够追随X轴滑动件26、Z轴滑动件29的动作。

在此，明确本实施方式的构成要素与本发明的构成要素的对应关系。本实施方式的X轴滑动件26相当于本发明的XY机器人的一方的滑动件，Y轴滑动件22相当于另一方的滑动件。另外，追随X轴滑动件26的动作的X轴配线配管相当于第一配线配管，追随Z轴滑动件的动作的Z轴配线配管相当于第二配线配管。

在以上详述的元件安装装置10中，当以将头30定位于比通常靠下方的位置的状态进行吸嘴对元件的吸附、安装时，吸嘴31在Z轴方向上的行程与通常相比缩短使头30降低的量。其结果是，生产率提高。另外，由于将X轴配线配管和Z轴配线配管集束在一起而形成挠性部56，因此与完全分别引绕X轴配线配管和Z轴配线配管的情况相比，能够节省配线配管的空间。

另外，由于挠性部56在该挠性部56的一端位于该挠性部56的另一端的大致正下方的状态下中间部分形成为C字形(U字形)，该中间部分变形而能够沿X轴方向、Z轴方向伸缩，因此是较为简单的构造，并且能够良好地追随X轴滑动件26、Z轴滑动件29的移动。

而且，由于挠性部56配置于Y轴滑动件22中的安装有Z轴滑动件29的一侧的相反侧的空间，因此在更换安装于Z轴滑动件29的头30时，挠性部56不会造成妨碍。此时，挠性部56构成为以不会从该相反侧的空间的预定区域(以包含对左右两侧的加强肋22b的上边后侧的点彼此进行连结而得到的线在内的假想垂直面作为后方界限的区域)突出的方式挠曲。因此，能够使元件安装装置10进行工作所需的空间紧凑。另外，由于预定区域与由Y轴滑动件22的构成部件即左右两侧的加强肋22b围成的空间重复，因此能够使挠性部56移动的空间更加紧凑。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，不言而喻地，只要从属于本发明的技术范围，则能够通过各种方式进行实施。

在上述实施方式中，在将X轴滑动件26以能够在X轴方向上移动的方式安装于Y轴滑动件22的元件安装装置10中，将Z轴滑动件29以能够在Z轴方向上移动的方式安装于X轴滑动件26，但是并无特殊限定。例如，也可以在将X轴滑动件以能够在Y轴方向上移动的方式安装于Y轴滑动件的元件安装装置中，将Z轴滑动件以能够在Z轴方向上移动的方式安装于Y轴滑动件。在该情况下，将Y轴配线配管的至少一部分和Z轴配线配管的至少一部分集束在一起而形成挠性部即可，能够使挠性部沿Y轴滑动件的移动方向及Z轴滑动件的移动方向伸缩即可。

在上述实施方式中，将X轴配线配管的至少一部分和Z轴配线配管的至少一部分集束在一起而形成挠性部56，但是也可以进一步将Y轴配线配管的至少一部分也集束在一起而形成挠性部56。

在上述实施方式中，通过将具有挠性的X轴配线配管的至少一部分和具有挠性的Z轴滑动件的配线配管的至少一部分以扁平型(一层)排列并利用树脂加以固定而形成挠性部56，但是并未特别限定于此。例如，也可以通过将这些配线配管堆叠为多层(例如两层)并利用树脂加以固定而形成挠性部56，或将这些配线配管插入到挠性管中而形成挠性部56，或将配线配管集束在一起并隔开适当间隔地利用束带加以固定而形成挠性部56。

在上述实施方式中，使挠性部56追随X轴滑动件26和Z轴滑动件29的动作而移动的空间与由Y轴滑动件22的左右两侧的加强肋22b围成的空间(三棱柱状的空间)重复，但是例如也可以将加强肋设为长方形而非倒直角三角形，将挠性部56追随X轴滑动件26和Z轴滑动件29的动作而移动的空间收于由该长方形的加强肋围成的空间(立方体的空间)内。

在上述实施方式中，通过将挠性部56的中间部分设为C字形(U字形)而能够沿X轴方向及Z轴方向伸缩，但是只要是能够沿X轴方向及Z轴方向伸缩的形状，则并不局限于该形状。例如，也可以将挠性部56的中间部分设为S字形。另外，只要挠性部56的中间部分是C字形(U字形)或S字形，则其它部分可以为任意形状。

在上述实施方式中，自动工具33沿圆筒体的圆周方向具备多个吸嘴31，但是也可以具备一个吸嘴。

工业实用性

本发明能够应用于元件安装装置、组装有元件安装装置的元件安装系统等。

附图标记说明

10元件安装装置、11主体框、11a Y轴框、12基板搬运单元、14输送机单元、16支撑销、20XY机器人、22Y轴滑动件、22a Y轴框架、22b加强肋、23引导件、24Y轴引导导轨、25引导件、26X轴滑动件、28X轴引导导轨、29Z轴滑动件、29a保持部、29b卡合部、30头、30a被卡合部、31吸嘴、32吸嘴支架、33自动工具、34R轴马达、35θ轴马达、36Z轴马达、37吸嘴升降机构、38框架、50Z轴引导导轨、52引导件、54壳体、56挠性部、66零件相机、70元件供给单元、72带盘、74供料器、76控制器。

Claims

1.一种元件安装装置，具备：XY机器人；Z轴滑动件，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于该XY机器人的一方的滑动件；头，搭载于所述Z轴滑动件；及吸嘴，以能够在Z轴方向上移动的方式安装于所述头，将从元件供给装置供给的元件吸附于所述吸嘴并向基板的预定位置搬运来进行安装，

所述元件安装装置具备：

第一配线配管，与搭载于所述XY机器人的一方的滑动件上的设备连接，追随该滑动件的动作；

第二配线配管，与搭载于所述Z轴滑动件上的设备连接，追随该Z轴滑动件的动作；及

挠性部，是通过将所述第一配线配管的至少一部分与所述第二配线配管的至少一部分集束在一起而形成的，能够沿所述XY机器人的一方的滑动件的移动方向及所述Z轴滑动件的移动方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的元件安装装置，其中，

所述挠性部在该挠性部的一端位于该挠性部的另一端的正下方的状态下中间部分形成为U字形或S字形。

3.根据权利要求1或2所述的元件安装装置，其中，

所述Z轴滑动件具备壳体，所述壳体从该Z轴滑动件的下部通过所述XY机器人的另一方的滑动件的下方空间而到达安装有所述Z轴滑动件的一侧的相反侧的空间，

所述挠性部在所述相反侧的空间内设于从所述壳体至所述另一方的滑动件的上部的区间。

4.根据权利要求3所述的元件安装装置，其中，

所述挠性部构成为以不会从所述相反侧的空间的预定区域突出的方式挠曲。

5.根据权利要求4所述的元件安装装置，其中，

所述预定区域与由所述XY机器人的另一方的滑动件的构成部件围成的空间重复。