CN110192445A - 元件安装机 - Google Patents

Abstract

本发明的元件安装机包括元件安装头，上述元件安装头通过第一升降装置而使吸嘴保持件(52)向靠近基板方向即前进方向移动，并且通过第二升降装置使吸嘴(50)向前进方向移动，从而向基板安装元件，该第二升降装置构成为，利用促动器(154)，通过使卡合部件(152)前进而使该卡合部件(152)与吸嘴(50)的被卡合部(90)卡合，进一步，通过在卡合部件(152)与被卡合部(90)卡合的状态下使卡合部件(152)前进而使吸嘴(50)克服施力部件(106)的作用力地前进，控制装置(32)具备卡合位置检测部，上述卡合位置检测部对通过第二升降装置的促动器(154)使卡合部件(152)前进而使该卡合部件(152)与被卡合部(90)卡合的上下方向上的位置即卡合位置进行检测。

Description

元件安装机

技术领域

本发明涉及一种向基板安装元件的元件安装机。

背景技术

下述专利文献所记载的元件安装机构成为，作为其主体的元件安装头具备：(A)头主体；(B)吸嘴保持件，以能够升降的方式保持于该头主体；(C)第一升降装置，使该吸嘴保持件相对于上述头主体进行升降；(D)吸嘴，由该吸嘴保持件以能够相对于该吸嘴保持件进行升降的方式保持，并吸附保持元件；及(E)第二升降装置，通过第一升降装置而与吸嘴保持件一起进行升降，使吸嘴相对于吸嘴保持件进行升降，通过第一升降装置而使吸嘴保持件向靠近基板的方向、即前进方向移动，并且通过第二升降装置使吸嘴向前进方向移动，从而向基板安装元件。

现有技术文献

专利文献1：国际公开第WO2014/080472A1号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述专利文献1所记载的元件安装机留有很多可改良的余地，能够通过实施改良来提高这样的元件安装机的实用性。本发明鉴于这样的实际情况而作出，其课题在于提供实用性较高的元件安装机。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的元件安装机构成为，第二升降装置具有：(e-1)施力部件，对吸嘴向使其相对于吸嘴保持件后退的方向施力；(e-2)卡合部件，以能够相对于吸嘴保持件及吸嘴相对地升降的方式设置，与设于吸嘴的被卡合部卡合；(e-3)促动器，使卡合部件进行升降，该促动器通过使卡合部件向前进方向移动而使该卡合部件与吸嘴的被卡合部卡合，进一步，通过在卡合部件与被卡合部卡合的状态下使该卡合部件向前进方向移动而使吸嘴克服施力部件的作用力地前进，控制装置具备卡合位置检测部，上述卡合位置检测部对通过第二升降装置的促动器使卡合部件向前进方向移动而使该卡合部件与被卡合部卡合的上下方向上的位置即卡合位置进行检测。

发明效果

本发明的元件安装机例如在构成为当进行元件安装作业时，控制第二升降装置的促动器，从而控制向元件施加的载荷的情况下，预先通过卡合位置检测部来检测卡合部件与吸嘴的被卡合部卡合的位置，从而能够在进行向该元件施加的载荷的控制之前加快直到使卡合部件与被卡合部抵接为止的动作，能够改善循环时间。另外，本发明的元件安装机例如在构成为能够相对于吸嘴保持件更换吸嘴的情况下，对由卡合位置检测部检测出的卡合位置与正常情况下的位置进行比较，从而能够判定吸嘴的更换是否被正常地更换。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的元件安装机的整体图。

图2是图1所示的元件安装头的主视图。

图3是表示通过图2所示的升降装置而沿着上下方向移动的吸嘴单元的吸嘴周边的图，图3(a)是局部剖面主视图，图3(b)是图3(a)的A视图。

图4是由图1所示的控制装置执行的元件安装作业的流程图。

图5是用于说明本实施方式的元件安装机中的、元件安装时的元件安装头的动作的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的一实施方式的元件安装机的一例。另外，本发明除了下述实施方式以外，能够以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更的方式来进行实施。

＜元件安装机的结构＞

在图1的立体图中示出本发明的一实施方式的元件安装机10。关于向基板安装元件的作业，为了向基板安装多种元件而配置有多个元件安装机10。在图1中示出上述多个元件安装机10中的两个元件安装机，其中的一个元件安装机示出了拆下了外装面板后的状态的元件安装机。元件安装机10构成为包括：基座20；梁22，架设在基座20上；基板输送装置24，配置于基座；多个元件供料器26，在该元件安装机10的正面侧以可更换的方式安装于基座20；元件安装头28，保持由上述多个元件供料器26供给的元件，且为了向基板安装该元件而使其脱离；头移动装置30，配置于梁22，使元件安装头28移动；及控制装置32，负责自身的控制。

接下来，参照图2来说明元件安装头28。元件安装头28是旋转头，具有绕着旋转轴线旋转的旋转器40和保持于该旋转器40的多个吸嘴单元42。旋转器40以能够旋转的方式支撑于元件安装头28的头主体44。多个吸嘴单元42分别构成为包括吸嘴50、及与旋转器40的旋转轴线平行地延伸且在自身的下端保持吸嘴50的作为吸嘴保持件的吸嘴保持轴52。上述多个吸嘴单元42以等角度间距配置于以旋转器40的旋转轴线为中心的一个圆周上。并且，各吸嘴单元42以能够沿着自身的轴线方向、即上下方向移动且能够自转的方式被保持。另外，虽省略图示，但是在本元件安装机10中，旋转器40保持六个吸嘴单元42。

另外，吸嘴单元42分别被配置于吸嘴单元42的上端下表面侧与旋转器40的上表面之间的压缩螺旋弹簧54朝着上方施力，通常，位于上升的位置。

旋转器40通过同轴地设置的电动马达、即旋转器旋转用马达60而旋转。另外，形成有两个齿轮62、64的旋转体66被配置为能够与旋转器40同轴地旋转。其中一个齿轮62与固定于吸嘴旋转用马达68的输出轴的小齿轮70啮合，另一个齿轮64与形成于各吸嘴保持轴52的上端的小齿轮72啮合。因此，通过吸嘴旋转用马达68而使小齿轮70旋转，从而使旋转体66旋转，使多个吸嘴单元42分别一齐绕自身的轴线旋转。另外，旋转器旋转用马达60及吸嘴旋转用马达68是带编码器的马达，能够控制旋转角。

如图3(a)所示，各吸嘴单元42的吸嘴保持轴52具有在下端部设有安装孔80的轴主体82和相对于该轴主体82可拆装的筒状的套筒84。套筒84以将吸嘴50保持为能够在轴向上相对移动且不能相对旋转的状态相对于安装孔80进行拆装。即，吸嘴50经由套筒84而与轴主体82嵌合，套筒84在嵌合后作为吸嘴保持轴52的一部分发挥功能。换言之，作为吸嘴保持件的吸嘴保持轴52构成为包括轴主体82和套筒84，吸嘴50和套筒84能够一体地相对于轴主体82进行更换。另外，在元件向基板安装的安装作业中，吸嘴50和套筒84一体化而成的吸嘴组件根据安装的元件而自动地更换成保持于吸嘴存储器86(参照图1)的其他吸嘴组件。

吸嘴50具有轴部88和凸缘部90，在轴部88的中间部设有贯通直径方向且在上下方向上较长的一对长孔92。另一方面，在套筒84的、与该长孔72面对的位置设有一对孔94。销96以插通上述一对孔74和一对长孔92的方式固定于套筒84。该销96的从套筒84延伸出的两端部与形成于吸嘴保持轴52的轴主体82的下端部的一对插槽98卡合。

详细地说，如图3(b)所示，上述一对插槽98分别成为在从轴主体82的下端起向上延伸之后，呈直角弯曲而沿周向延伸，进而从其前端向下方垂下的形状。并且，销96通过使其两端部分别沿一对插槽98嵌入而与一对插槽98的垂下的部分卡合。在该状态下，销96贯通吸嘴保持轴52的轴主体82、套筒84、吸嘴50的轴部88，禁止这三者的相对旋转。也就是说，当吸嘴保持轴52绕着轴线旋转时，吸嘴50也旋转。

另外，销96被包括压缩螺旋弹簧100及卡止环102而构成的锁定机构向下方施力，以与一对插槽98卡合的状态固定于轴主体82。也就是说，套筒84无法相对于轴主体82沿着上下方向移动。另一方面，吸嘴50通过设于轴部88的长孔92而能够相对于套筒84、即相对于吸嘴保持轴52沿着上下方向移动与该长孔92的长度对应的量。另外，在吸嘴50的轴部88的上端固定有凸缘部件104，吸嘴50被作为设于该凸缘部件104的下表面与套筒84的上表面之间的施力部件的压缩螺旋弹簧106向上方施力。在图3所示的状态下，吸嘴50通过该弹簧106而位于由长孔92和销96决定的可动范围内的上升端。

在吸嘴保持轴52的轴主体82中设有用于进行空气的供给排出的保持轴侧通路110，与安装孔80连通。另外，在吸嘴50中设有沿着轴线延伸且从上端贯通至下端的吸嘴侧通路112。也就是说，该吸嘴侧通路112经由安装孔80而与保持轴侧通路110连通。并且，如图3所示，通过向该吸嘴侧通路供给负压而在吸嘴50的前端吸附元件P，该元件P在吸嘴50的前端保持于元件安装头28。

元件安装头28具备为了进行元件的保持及脱离而使多个吸嘴单元42中的一个吸嘴单元42进行升降的吸嘴单元升降装置120。该吸嘴单元升降装置120使多个吸嘴单元42中的、位于一个圆周上的设定的位置(设定位置)的一个吸嘴单元42进行升降。该吸嘴单元升降装置120构成为以由螺纹轴122和螺母124构成的丝杠机构126、及固定于头主体44而使螺纹轴122旋转的升降用马达128为主体。在螺母124上固定有升降驱动部件130，通过基于升降用马达128的螺纹轴122的旋转而升降驱动部件130与螺母124一起沿着上下方向移动。

升降驱动部件130具有：主体部132、从该主体部132垂下的臂部134、及从该臂部134的上方侧的部分向侧方突出而与吸嘴单元42的上端卡合的卡合部136。吸嘴单元升降装置120通过基于升降用马达128的升降驱动部件130的下降而卡合部136与位于设定位置的吸嘴单元42的上端接触，在该状态下，克服压缩弹簧54的作用力而使该吸嘴单元42下降。根据以上这样的结构，在本元件安装机10中，使作为吸嘴保持件的吸嘴保持轴52升降的升降装置构成为包括吸嘴单元升降装置120和压缩螺旋弹簧54。

在升降驱动部件130的臂部134的下端设有元件吸嘴间力调整装置150，该元件吸嘴间力调整装置150在通过吸嘴50进行元件P的保持、脱离时，调整作用在元件P与吸嘴50之间的力、即元件吸嘴间力F。该元件吸嘴间力调整装置150被用于在从元件供料器26接收元件的情况下，缓和吸嘴50与元件P的抵接时的冲击，并且在向基板安装元件P的情况下，缓和元件P与基板接触时的冲击。另外，元件吸嘴间力调整装置150被用于在向基板安装元件P的情况下，以恒定的力向基板按压元件P。

元件吸嘴间力调整装置150构成为包括作为以位于吸嘴50的凸缘部90的上方的状态被保持的卡合部件的卡合销152、及作为使该卡合销152相对于升降驱动部件130沿着上下方向移动的促动器的线性马达154。元件吸嘴间力调整装置150使卡合销152相对于升降驱动部件130下降，使该卡合销152与吸嘴50的凸缘部90的上表面抵接，此外，使卡合销152下降，从而能够使吸嘴50相对于吸嘴保持轴52下降。因此，这样构成的元件吸嘴间力调整装置150能够通过在进行元件的保持、脱离时控制向线性马达154的供给电流，来控制卡合销152按压凸缘部90的力，也就是说向元件P按压吸嘴50的力。

另外，在卡合销152上设有作为检测作用于该卡合销152的上下方向上的作用力的作用力检测器的测力计156。该测力计156通常将弹簧106依据作用力而作用于吸嘴50的向上的力与在进行元件P的保持、脱离时元件P作用于吸嘴50的向上的力或者基板经由元件P而作用于吸嘴50的向上的力之和检测为作用力。并且，能够将作用于吸嘴50的向上的力认为是线性马达154作用于卡合销150的向下的力的反作用力，因此使用该测力计156的检测结果，控制向线性马达154的供给电流。

根据以上这样的结构，能够认为本元件安装机10具备：第一升降装置，使作为吸嘴保持件的吸嘴保持轴52相对于头主体44相对地进行升降；及第二升降装置，使吸嘴50相对于吸嘴保持轴52相对地进行升降。如之前叙述的那样，第一升降装置构成为包括吸嘴单元升降装置120和压缩螺旋弹簧54。另外，第二升降装置构成为包括元件吸嘴间力调整装置150和压缩螺旋弹簧106。详细地说明第二升降装置，第二升降装置构成为，通过元件吸嘴间力调整装置150以使卡合销152与吸嘴50的凸缘部90的上表面抵接的状态通过线性马达154使卡合销152下降，从而使吸嘴50克服弹簧106的作用力而下降，并且通过弹簧106，利用作用力使下降后的吸嘴50上升。

＜元件安装时的控制＞

本元件安装机10的控制是由控制装置32来进行的。控制装置32通常控制输送装置24、元件供料器26、元件安装头28、头移动装置30等的动作，进行向基板安装元件的作业。关于该元件安装作业，省略详细的说明，参照图4所示的流程图，仅对将元件安装头28所保持的元件P向基板安装时的元件安装头的控制进行说明。

首先，元件安装头28通过头移动装置30而向由输送装置24保持的基板上的元件安装位置移动(步骤1：以下，简称为“S1”。其他步骤也相同)。当元件安装头28移动至元件安装位置时，通过第一升降装置的吸嘴单元升降装置120而吸嘴单元42开始下降(S4)。另外，与通过第一升降装置使吸嘴单元42下降的同时，在第二升降装置的元件吸嘴间力调整装置150中开始通过线性马达154使卡合销152下降(S4)。

另外，如图5所示，吸嘴单元42通过吸嘴单元升降装置120而下降至元件安装头28所保持的元件P的下表面与该元件P的安装位置处的基板S的上表面之差成为规定的阶梯差ΔH的位置为止(S5)。另外，卡合销152下降至与吸嘴50的凸缘部90抵接为止(S5)。另外，预先运算出吸嘴单元42的下降量h1和卡合销152的下降量h2(S2、S3)，以尽早到达作为该目标的位置的方式以较快的速度下降。

当吸嘴单元42下降至作为目标的位置，并且卡合销152与吸嘴50的凸缘部90抵接时，在第二升降装置的元件吸嘴间力调整装置150中，通过线性马达154而使卡合销152进一步下降，从而使吸嘴50相对于吸嘴保持轴52下降(S6)。顺便提一下，使该吸嘴50下降的速度、即使卡合销152下降的速度比之前叙述的直到与吸嘴50的凸缘部90抵接为止的速度慢，使其以较慢的速度下降。

并且，通过使该吸嘴50相对于吸嘴保持轴52下降而将元件P向基板S按压，但是本元件安装机10也如之前叙述的那样，通过元件吸嘴间力调整装置150，在向基板S按压元件P时控制施加于元件P的载荷(S6)。

也就是说，在安装元件时，为了直到元件与基板抵接为止使弹簧106压缩并使吸嘴50相对于吸嘴保持轴52下降而逐渐增加流向线性马达154的电流。并且，基于由测力计156检测出的作用力的变化来检测元件向基板的抵接，从该时刻起，以元件被设定的力(设定按压力)向基板按压的方式变更为用于维持目标作用力的反馈控制。在抵接时，向元件施加较大的力，但是为了缩小施加于元件的力，通过该反馈控制而使向线性马达154供给的电流减少。其结果是，线性马达154发挥的力减小，能够获得缓冲的效果。

在反馈控制的响应性较差的情况下，在抵接时施加于元件的力变大。在本元件安装机10中，能够进行高频控制，无论是否检测到元件向基板的抵接，控制装置32都以使反作用力与设定按压力相等的方式控制向线性马达154的供给电流。其结果是，反作用力的变动被抑制得较小，抑制为抵接时的冲击不会对元件P造成损伤的大小。

线性马达154沿着使吸嘴50下降的方向作用的力、即线性马达154所产生的力能够认为是从弹簧106作用于吸嘴50的作用力、经由元件而从基板作用于吸嘴50的作用力的反作用力，大致与实际上向线性马达154供给的电流相应。因此，能够通过监视向线性马达154的实际的供给电流来监视线性马达154所产生的力、即对于吸嘴50的作用力。利用这一情况，也能够通过以使线性马达154产生线性马达154作用于吸嘴50的力的目标、即目标作用力的方式进行基于实际的供给电流的反馈控制，来执行上述控制。在进行这样的控制的情况下，检测实际供给的电流的电流检测器取代测力计156而作为作用力检测器发挥功能。

＜元件安装作业前的校准＞

在各个吸嘴单元42中，吸嘴50的凸缘部90的高度存在偏差。并且，当进行元件安装作业时，若从缩短循环时间这一的观点来看，则期望使卡合销152可靠地抵接吸嘴50的凸缘部90。因此，在本元件安装机10中，在进行元件安装作业之前，作为校准，进行直到卡合销152与凸缘部90抵接为止的该卡合销152的下降量h2的测定。

在该校准中，首先，向元件吸嘴间力调整装置150的线性马达154供给电流，使卡合销152以较慢的速度相对于位于与吸嘴单元升降装置120对应的位置的吸嘴单元42下降。控制装置32监视由测力计156检测出的作用力，当该作用力急剧增大时，判断为卡合销152与凸缘部90已抵接。

控制装置32对多个吸嘴单元42中的进行了测量的吸嘴单元42，存储直到卡合销152与凸缘部90抵接为止的卡合销152的下降量h2，换言之，存储线性马达154的行程。并且，控制装置32使旋转器40旋转，并对保持于该旋转器40的多个吸嘴单元42全部依次测量卡合销152的下降量h2，并存储下降量h2。

另外，由于在卡合销152的下降量h2处于根据设计值规定的阈范围外的情况下，存在有吸嘴组件未正常地安装于吸嘴保持轴52的可能性，因此发出警告。特别是在卡合销152的下降量超出阈范围地增大的情况下，判断为吸嘴保持轴52未保持吸嘴组件。即，本元件安装机10同时进行元件安装作业时所使用的卡合销152的下降量h2的测量和吸嘴组件的安装状态的确认。

另外，如上所述，本元件安装机10能够自动地更换为其他吸嘴组件，但是在更换后，也对更换了该吸嘴组件的吸嘴单元42进行上述卡合销152的下降量h2的测量和吸嘴组件的安装状态的确认。

在元件安装作业中，在即将向基板安装元件之前，通常使元件以较慢的速度靠近基板，从而减轻元件与基板抵接时的负荷。根据如上所述地构成的本元件安装机10，通过在元件安装作业之前测量吸嘴单元42的下降量h1和卡合销152直到与吸嘴50的凸缘部90抵接为止的下降量h2，能够以较快的动作使元件靠近基板，能够实现元件安装作业中的循环时间的改善。

附图标记说明

10、元件安装机；28、元件安装头；32、控制装置；42、吸嘴单元；44、头主体；50、吸嘴；52、吸嘴保持轴〔吸嘴保持件〕；54、压缩螺旋弹簧〔第一升降装置〕；84、套筒〔吸嘴保持件〕；90、凸缘部〔被卡合部〕；86、吸嘴存储器；106、压缩螺旋弹簧〔施力部件、第二升降装置〕；120、吸嘴单元升降装置〔第一升降装置〕；150、元件吸嘴间力调整装置〔第二升降装置〕；152、卡合销〔卡合部件〕；154、线性马达〔促动器〕；156、测力计〔作用力检测器〕。

Claims (7)

1.一种元件安装机，其特征在于，

构成为包括：

元件安装头，所述元件安装头具备：(A)头主体；(B)吸嘴保持件，以能够升降的方式保持于该头主体；(C)第一升降装置，使该吸嘴保持件相对于所述头主体进行升降；(D)吸嘴，由所述吸嘴保持件以能够相对于该吸嘴保持件相对地升降的方式保持，且吸附保持元件；及(E)第二升降装置，通过所述第一升降装置而与所述吸嘴保持件一起进行升降，使所述吸嘴相对于所述吸嘴保持件相对地升降，所述元件安装头通过所述第一升降装置而使所述吸嘴保持件向靠近基板的方向即前进方向移动，并且通过所述第二升降装置而使所述吸嘴向所述前进方向移动，来向基板安装元件；及

控制装置，控制该元件安装头的动作，

所述第二升降装置具有：

施力部件，对所述吸嘴向使所述吸嘴相对于所述吸嘴保持件后退的方向施力；

卡合部件，以能够相对于所述吸嘴保持件及所述吸嘴相对地升降的方式设置，与设于所述吸嘴的被卡合部卡合；及

促动器，使该卡合部件进行升降，

所述促动器构成为，通过使所述卡合部件向所述前进方向移动而使该卡合部件与所述吸嘴的所述被卡合部卡合，进一步，通过在所述卡合部件与所述被卡合部卡合的状态下使该卡合部件向所述前进方向移动而使所述吸嘴克服所述施力部件的作用力地前进，

所述控制装置具备卡合位置检测部，所述卡合位置检测部对通过所述第二升降装置的所述促动器使所述卡合部件向所述前进方向移动而使该卡合部件与所述被卡合部卡合的上下方向上的位置即卡合位置进行检测。

2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中，

该元件安装机具备检测作用于所述卡合部件的上下方向上的作用力的作用力检测器，

所述控制装置构成为，在安装元件时，基于由所述作用力检测器检测出的作用力，通过所述第二升降装置的所述促动器来控制作用于所述卡合部件与所述吸嘴之间的力，从而控制向元件施加的载荷，

所述卡合位置检测部基于由所述作用力检测器检测出的作用力的变化，来检测所述卡合部件与所述吸嘴的所述被卡合部的卡合。

3.根据权利要求2所述的元件安装机，其中，

所述控制装置构成为，在进行向元件施加的载荷的控制之前，基于由所述卡合位置检测部检测出的所述卡合位置来控制所述促动器，使所述卡合部件移动至与所述吸嘴的所述被卡合部卡合的位置。

4.根据权利要求3所述的元件安装机，其中，

所述控制装置构成为，在通过所述第一升降装置使所述吸嘴保持件进行升降的同时，使所述卡合部件移动至与所述吸嘴的所述被卡合部卡合的位置。

5.根据权利要求3或4所述的元件安装机，其中，

使所述卡合部件移动至与所述被卡合部卡合的位置的速度比进行向元件施加的载荷的控制时使所述卡合部件移动的速度快。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的元件安装机，其中，

所述元件安装头具备分别是所述吸嘴的多个吸嘴，

所述卡合位置检测部构成为检测并存储所述多个吸嘴的各自的所述卡合位置，

所述控制装置构成为，在使所述卡合部件移动至与所述多个吸嘴的各自的所述被卡合部卡合的位置时，基于存储的所述多个吸嘴的各自的所述卡合位置来控制所述促动器。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的元件安装机，其中，

所述元件安装头能够相对于所述吸嘴保持件更换所述吸嘴，

所述控制装置构成为基于由所述卡合位置检测部检测出的所述卡合位置，来判定所述吸嘴的更换是否正常地进行。