CN111107738A - 吸嘴及元件安装机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够将元件以复原为原来的形状的状态向电路基板安装的吸嘴及元件安装机。吸嘴通过负压空气来吸附保持长度方向上的长度比与长度方向正交的方向上的宽度长的长条元件。吸嘴具备多个吸附部，上述多个吸附部分别形成有供负压空气流通的空气通路的开口部，吸附上述长条元件的上表面中的相互分离的多个位置，多个上述吸附部分别在吸附上述长条元件的状态下允许上述长条元件的弹性复原。

Description

吸嘴及元件安装机

技术领域

本发明涉及吸嘴及元件安装机。

背景技术

吸嘴安装于向电路基板安装元件的元件安装机的安装头。吸嘴被供给负压空气而吸附保持元件。吸嘴根据作为对象的元件的种类而存在有各种形状和尺寸。在专利文献1中公开有使用多个吸嘴来保持较大型的、元件的长度方向上的长度在一定程度上比宽度长的细长的元件的结构。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-008293号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，伴随着基板产品的多品种化和生产线的自动化等，要求元件安装机能够安装的元件的多样化。这样的元件有时包括元件的长度方向上的长度比宽度长的长条元件。长条元件与通用的元件相比，易于弹性变形，有时以变形的状态被吸嘴拾取，并以该状态向电路基板安装。如此一来，有可能产生长条元件的一部分过于接近相邻的元件等安装不良。

本说明书的目的在于提供能够适当地拾取作为对象的长条元件并且能够将该长条元件以复原为原来的形状的状态向电路基板安装的吸嘴及元件安装机。

用于解决课题的技术方案

本说明书所公开的吸嘴通过负压空气来吸附保持长度方向上的长度比与长度方向正交的方向上的宽度长的长条元件，上述吸嘴具备多个吸附部，上述多个吸附部分别形成有供负压空气流通的空气通路的开口部，吸附上述长条元件的上表面中的相互分离的多个部位，多个上述吸附部分别在吸附上述长条元件的状态下允许上述长条元件的弹性复原。

本说明书所公开的元件安装机具备：上述吸嘴；及控制装置，执行将由上述吸嘴吸附的上述长条元件向电路基板安装的安装处理。

发明效果

根据这样的吸嘴及元件安装机的结构，长条元件被在长度方向上相互分离的多个吸附部吸附保持。此时，长条元件中的不与多个吸附部中的任一个接触的部分未因吸附等而被限制，能够以易于弹性复原的状态保持长条元件。由此，吸嘴即使以弹性变形后的状态拾取长条元件，也能够在输送中促使长条元件弹性复原。由此，吸嘴能够通过多个吸附部适当地拾取长条元件，并且能够将长条元件以复原为原来的形状的状态向电路基板安装。结果是，能够提高安装处理的精度。

附图说明

图1是表示使用实施方式中的吸嘴来执行安装处理的元件安装机的结构的俯视图。

图2是表示图1中的托盘的一部分及长条元件的俯视图。

图3是表示图2中的III-III剖面的放大图。

图4是表示图1中的安装头及吸嘴的侧视图。

图5是图4中的V向视的吸嘴的图，且是透视地表示长条元件的图。

图6是通过夸张实际的变形量来表示保持于吸嘴的长条元件的弹性复原前后的状态的图。

具体实施方式

1.实施方式

1-1.元件安装机的结构

如图1所示，元件安装机1具备：基板输送装置10、元件供给装置20、元件移载装置30、元件相机61、基板相机62及控制装置70。基板输送装置10由带式输送机等构成，将电路基板(以下，简称为“基板”)90沿着输送方向依次输送。基板输送装置10向元件安装机1的机内搬入基板90，并且将基板90定位于机内的预定位置。基板输送装置10在元件安装机1对于元件的安装处理结束之后，将基板90向元件安装机1的机外搬出。

元件供给装置20供给向基板90安装的元件。元件供给装置20具有沿着X轴方向并排设置的供料器21。供料器21使收纳有多个元件的载带进给移动，并在位于供料器21的前端侧的供给位置能够拾取地供给元件。另外，元件供给装置20例如以在载置于料盘22的托盘25上并排的状态供给跨接元件或引线元件等较大型的电子元件。

元件供给装置20在沿着上下方向划分出的收纳架23中收纳多个料盘22，根据安装处理而拉出预定的料盘22来供给跨接元件等电子元件。在本实施方式中，如图2所示，托盘25并排形成有能够分别收纳跨接元件等长条元件80的细长的收纳部251。在托盘25上，以限制收纳于收纳部251的长条元件80的水平方向上的移动的方式形成有从托盘25的底部向上方突起的突起部252。在吸嘴50的详细结构中说明长条元件80的详细情况。

元件移载装置30具备头驱动装置31及移动台32。头驱动装置31构成为能够通过直动机构使移动台32沿着水平方向(X轴方向及Y轴方向)移动。在移动台32上，通过未图示的夹持部件以能够更换的方式固定有安装头40。安装头40拾取由元件供给装置20供给的元件并将其向基板90上的预定的安装位置安装。

在安装头40上以可拆装的方式设有一个或者多个吸嘴50。在本实施方式中，安装头40对一个吸嘴50以能够沿着Z轴方向移动且能够绕着与Z轴平行的θ轴旋转的方式进行保持。安装头40通过未图示的阀的切换而使与负压空气供给源41连接的负压空气通路和吸嘴50的空气通路53连通，来向吸嘴50供给负压空气。上述负压空气供给源41例如由设于安装头40的内部的负压泵等构成。吸嘴50的详细结构见后述。

元件相机61及基板相机62是具有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等拍摄元件的数字式的拍摄装置。元件相机61及基板相机62基于外部输入的控制信号而进行拍摄。元件相机61及基板相机62送出通过拍摄而取得的图像数据。

元件相机61以使光轴成为Z轴方向上的上方的方式固定于元件安装机1的基台。元件相机61构成为能够从下方拍摄保持于吸嘴50的元件。基板相机62以使光轴成为Z轴方向上的下方的方式设于元件移载装置30的移动台32。基板相机62构成为能够从上方拍摄基板90。

控制装置70主要由CPU和各种存储器、控制电路构成。控制装置70在向基板90安装元件的安装处理中输入从设于元件安装机1的多个各种传感器输出的信息、基于图像处理等的识别处理的结果。并且，控制装置70基于控制程序或预先设定的规定的安装条件等，而向元件移载装置30送出控制信号。由此，控制保持于安装头40的吸嘴50的位置及旋转角度。

具体地说，控制装置70通过被供给了负压空气的吸嘴50来吸附由元件供给装置20供给的元件，并通过元件相机61进行拍摄。控制装置70基于通过元件相机61的拍摄而取得的图像数据，识别元件相对于吸嘴50的姿态。此时，控制装置70例如通过图像处理来识别作为相对于基板90定位的基准位置的元件的部位或在元件的外观上具有特征的部位，由此识别元件的姿态。

并且，如图4所示，控制装置70使安装头40向基板90中的预定位置的上方移动。此时，控制装置70基于通过图像处理而识别出的元件的姿态来修正吸嘴50的位置及角度。并且，控制装置70使吸嘴50下降而向基板90安装元件。安装于基板90的元件例如被基于预先涂敷在基板90的上表面的接合材料(例如，焊膏)的粘性等的粘接力所保持。控制装置70通过重复上述那样的拾取载置循环而执行向基板90安装元件的安装处理。

1-2.吸嘴50的详细结构

对于吸嘴50而言，根据安装对象的元件来选择其种类，并通过手动或者自动将其安装于安装头40。作为安装对象的元件包括有收纳在装填于供料器21的载带中的元件、以并排载置于托盘25等的状态供给的比较大型的跨接元件或引线元件。另外，除了上述以外，元件供给装置20也能够采用将长条元件80收纳于载带的腔室并通过供料器21来供给的结构。

本实施方式的吸嘴50是以跨接元件等长条元件80为对象的专用的保持部件。在本实施方式中，如图2所示，长条元件80具有两个端子部81、82及主体部83。两个端子部81、82分别是形成于长条元件80的两端部且与所安装的基板90的电极91、92(参照图4)电连接的部位。

长条元件80的主体部83将两个端子部81、82连接。在本实施方式中，如图2所示，主体部83沿着长条元件80的长度方向延伸，俯视时形成为直线状。另外，在本实施方式中，主体部83的宽度D1在任意部位均形成为相等，相当于长条元件80的最小宽度Dm(Dm＝D1)。在此，在本实施方式中，长条元件80的长度方向上的长度Lt为最小宽度Dm的40倍以上(Lt≥40＊Dm)。

在本实施方式中，长条元件80由具有导电性的例如金属材料形成。另外，如图2所示，长条元件80以被载置于元件供给装置20中的托盘25的收纳部251的状态供给。因此，长条元件80具有被在被吸嘴50吸附时从吸嘴50受到的外力向托盘25按压而能够进行弹性变形的弹性。

更加详细地说，在本实施方式中，如图3所示，长条元件80的与长度方向垂直的剖面呈矩形形状，厚度形成为比长条元件80的最小宽度Dm小。此外，托盘25的突起部252的限制长条元件80的水平方向上的移动的侧面倾斜。因此，当由于托盘25的振动等而以长条元件80的一部分稍微爬上突起部252的侧面的状态供给长条元件80时(参照图3的虚线所示的长条元件80)，在从上方从吸嘴50施加了外力时，在俯视时会发生弹性变形(参照图6的虚线所示的长条元件80)。

如上所述，长度Lt比最小宽度Dm长的长条元件80的弯曲刚性较小，除了吸附时的外力以外，例如能够根据元件供给装置20的托盘25中的收纳状态而以发生了弹性变形的状态供给。在此，上述那样的长条元件80的变形为临时的弹性变形，因此例如期待在长条元件80被从托盘25取出之后弹性复原为原来的形状。

然而，当符合长条元件80的形状地构成通用的吸嘴时，则长条元件80的弹性力相对于吸附力较小。因此，长条元件80在以弹性变形后的状态被吸嘴拾取时，有时被吸附力维持该状态并向基板90安装。此外，在安装于基板90之后长条元件80的弹性力也相对于上述粘接力较小时，长条元件80维持弹性变形后的状态。

因此，本实施方式的吸嘴50采用如下的结构：即使上述那样的长条元件80在拾取时已弹性变形，也能够在从拾取长条元件80至进行安装为止的输送中利用长条元件80的弹性力来复原为原来的形状。具体地说，如图4所示，吸嘴50具备：主体轴51、吸嘴主体52、空气通路53、两个吸附部54及两个支撑部55。

主体轴51是形成为筒状且以可拆装的方式安装于安装头40的部位。作为整体形状，吸嘴主体52形成为块状。如上所述，空气通路53通过安装头40的阀的切换而与负压空气通路连通。空气通路53的一部分由主体轴51的筒状内表面形成，空气通路53在吸嘴主体52的内部在长度方向(图4中的左右方向)上分支。

如图5所示，两个吸附部54分别形成有供负压空气流通的空气通路53的开口部541。两个吸附部54对长条元件80的上表面中的相互分离的多个位置(在本实施方式中为两个位置)进行吸附。在此，吸附部54中的吸附力由空气通路53的开口面积(开口部541的面积)及向吸嘴50供给的负压空气的空气压决定。在本实施方式中，空气通路53的开口面积及吸附部54的下表面中的除了开口部541以外的接触面的摩擦系数被设定为吸附部54的吸附力允许长条元件80的弹性复原。由此，两个吸附部54分别在吸附了长条元件80的状态下允许长条元件80的弹性复原。

另外，两个吸附部54相互的分离距离Ls为长条元件80的长度方向上的长度Lt的80％以上，且为长度Lt以下(Lt≥Ls≥0.8×Lt)。即，在本实施方式中，长条元件80所专用的吸嘴50仅通过两个部位的吸附部54来吸附保持长条元件80，对于除此以外的部位，不受基于负压空气的吸附力的影响。

在此，在长条元件80上设定有多个相对于安装的基板90进行定位的基准位置Ps1、Ps2。具体地说，以长条元件80作为跨接元件发挥作用的方式将长条元件80的两个端子部81、82分别设定为基准位置Ps1、Ps2。两个吸附部54分别与长条元件80的两个基准位置Ps1、Ps2对应地配置。

根据以上那样的结构，两个吸附部54吸附长条元件80的两个基准位置Ps1、Ps2即两个端子部81、82的上表面811、821。如上所述，长条元件80的基准位置Ps1、Ps2是对于在输送中的图像处理中识别基于吸嘴50的保持状态而言重要的部位。因此，能够通过以使长条元件80的基准位置Ps1、Ps2难以相对于吸嘴50位移的方式使吸附部54分别保持对应的上表面811、821，来提高安装精度。

如图5所示，两个支撑部55分别配置在两个吸附部54之间。两个支撑部55分别主要在长条元件80的拾取时及安装时与长条元件80的上表面接触而支撑长条元件80。在本实施方式中，在长条元件80设定有由预先涂敷于所安装的基板90的接合材料93接合的两个接合位置Pj(参照图4及图5)。

即，长条元件80中的两个接合位置Pj是无论是否与基板90电接合都通过接合材料93而固定于基板90的位置。两个支撑部55与长条元件80的两个接合位置Pj对应地配置。在本实施方式中，两个接合位置Pj在两个电极92之间等间隔地配置。

如以上那样，向基板90安装的长条元件80除了端子部81、82以外，有时还设定有使用接合材料93局部地与基板90连接的一个以上的接合位置Pj。在这样的情况下，期望吸嘴50在向基板90安装长条元件80时，以使接合位置Pj的下表面压接于接合材料93的方式从上方赋予外力。因此，两个支撑部55支撑主体部83的上表面中的与两处接合位置Pj对应的部位，从而能够在长条元件80的安装时抑制长条元件80的位移和变形并使两处接合位置Pj的下表面压接于接合材料93。由此，能够提高安装动作的可靠性。

另外，上述两个支撑部55仅通过对于长条元件80的上表面的接触来支撑长条元件80。换言之，在两个支撑部55例如未辅助性地设有空气通路53的开口部，而是仅通过接触来支撑长条元件。但是，“仅接触”的结构并不排除与长条元件80的弹性力相比能够忽略的程度的较小的力(例如，通过微小的静电而进行作用的力)。

在通过由这样的结构形成的吸嘴50拾取长条元件80时，如图6的虚线所示，该长条元件80在水平方向上产生弹性变形。另外，图6的虚线所示的弹性变形的长条元件80夸张了变形量，实际的变形量比所示的小。弹性变形后的长条元件80被吸附部54吸附两端的端子部81、82，伴随着吸嘴50的上升而被从托盘25拾取。

此时，长条元件80的除了两端以外的部位未被吸嘴50限制，因此如图6的实线所示，弹性复原为原来的形状。此时，由于适当地设定了两个吸附部54处的空气通路53的开口面积及接触面的摩擦系数，因此允许长条元件80进行弹性复原时的两个端子部81、82分别以两个吸附部54为中心的微小的旋转。吸嘴50通过弹性复原后的长条元件80与吸附部54的接触面之间的摩擦力及基于负压空气的吸附力来保持长条元件80。由此，弹性复原后的长条元件80被保持为在安装处理中的输送中不会从吸附部54发生位置偏移。

在此，对于长条元件80中的除了两端以外的弹性变形后的部位，当假设通过辅助的负压空气赋予吸附力时，由于长条元件80的弹性力较小，因此抑制了向原来的形状的复原。与此相对，在本实施方式中，能够与长条元件80接触的两个支撑部55仅通过对于长条元件80的上表面的接触来支撑长条元件80，因此成为即使在长条元件80的弹性力较小的情况下也不会抑制变形后的长条元件80的弹性复原的结构。

另外，长条元件80的弹性复原是在长条元件80被从托盘25取出后马上发生的，最迟也在长条元件80移动至元件相机61的上方而被拍摄为止的期间结束。由此，长条元件80以基准位置Ps1、Ps2被吸附部54吸附了的状态、且复原为原来的形状的状态被元件相机61拍摄。并且，长条元件80维持该状态而被安装于基板90上的预定位置。

此时，两个支撑部55支撑长条元件80的上表面中的与两个接合位置Pj对应的部位，抑制弹性复原后的长条元件80的位移和变形。此外，两个支撑部55将两个接合位置Pj向基板90侧按压，使两个接合位置Pj压接于接合材料93。相同地，两个吸附部54与长条元件80的两个端子部81、82接触，将端子部81、82向基板90侧按压，使端子部81、82压接于接合材料93。

另外，两个支撑部55除了安装时以外，在拾取时也与长条元件80的上表面接触而将其向托盘25侧按压。由此，两个支撑部55能够支撑长条元件80而使吸附部54的吸附稳定。另外，在长条元件80在供给状态下弹性变形的情况下，通过对长条元件80赋予向下方的外力而使长条元件80能够模仿托盘25的底部的形状，促使其向原来的形状复原。

2.实施方式的变形方式

在实施方式中，长条元件80设为跨接元件。与此相对，长条元件80只要包括在实施方式中定义的结构即可，能够假定为各种元件。另外，长条元件80的材料不限于金属，只要能够在保持于吸嘴50的状态下在水平方向上进行弹性变形即可，也可以由树脂等材料形成。

这样的长条元件80除了以载置于托盘25的状态被供给以外，如上所述，也可以以收纳在载带的腔室内的状态被供给。此外，长条元件80的基准位置能够根据长条元件80的种类而适当地设定。具体地说，长条元件80的基准位置除了端子部81、82以外，还假定为在元件的外观上具有特征的部位或者与基板90的安装孔卡合的卡合部。随之，专用的吸嘴50也可以与设定的基准位置对应地配置多个吸附部54。

另外，在实施方式中将吸附部54的数量设为两个，但是在长条元件80的长度方向上的长度Lt相对于最小宽度Dm非常长的情况下等，也可以将吸附部54的数量设为三个以上。根据这样的结构，能够在相邻的吸附部54之间分别使长条元件80的部位弹性复原为原来的形状。

另外，在实施方式中，长条元件80的主体部83设为形成为直线状的结构。与此相对，主体部83也可以具有在俯视时弯曲的一个以上的弯曲部。上述弯曲部例如根据基板90的配线和与所安装的其他元件之间的位置关系而形成。上述弯曲部能够形成为使长条元件80的延伸方向向与长度方向正交的方向(90度方向)弯曲的形状、向倾斜方向弯曲的形状、圆弧状。

另外，将吸附部54设为具备两个支撑部55的结构。与此相对，也可以设为根据作为对象的长条元件80中的主体部83的形状、例如根据弯曲部的数量(或者连接弯曲部彼此的延伸部的数量)及接合位置Pj的数量等来适当地设置支撑部55的结构。另外，吸嘴50的支撑部55的与长条元件80接触的下表面的形状除了平面以外，也可以设为圆弧凸状，也可以设为尖端状。此外，吸嘴50的支撑部55也可以形成为具有在长条元件80的长度方向上具有一定程度的长度。在这样的结构中，也起到与实施方式相同的效果。

附图标记说明

1、元件安装机；50、吸嘴；51、主体轴；52、吸嘴主体；53、空气通路；54、吸附部；541、开口部；55、支撑部；70、控制装置；80、长条元件；81、82、端子部；811、821、上表面；83、主体部；90、基板(电路基板)；91、92、电极；93、接合材料；Ps1、Ps2、基准位置；Pj、接合位置；D1、(长条元件的)宽度；Dm、(长条元件的)最小宽度；Lt、(长条元件的)长度；Ls、(两个吸附部的)分离距离。

Claims (9)

1.一种吸嘴，通过负压空气来吸附保持长度方向上的长度比与长度方向正交的方向上的宽度长的长条元件，

所述吸嘴具备多个吸附部，所述多个吸附部分别形成有供负压空气流通的空气通路的开口部，并吸附所述长条元件的上表面中的相互分离的多个部位，

多个所述吸附部分别在吸附所述长条元件的状态下允许所述长条元件的弹性复原。

2.根据权利要求1所述的吸嘴，其中，

在所述长条元件上设定有多个相对于所安装的电路基板进行定位的基准位置，

多个所述吸附部分别与所述长条元件的多个所述基准位置对应地配置。

3.根据权利要求1或2所述的吸嘴，其中，

多个所述吸附部的数量为两个，相互的分离距离为所述长条元件的长度方向上的长度的80％以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的吸嘴，其中，

所述吸嘴还具备一个以上的支撑部，所述支撑部配置于多个所述吸附部之间，与所述长条元件的所述上表面接触而支撑所述长条元件。

5.根据权利要求4所述的吸嘴，其中，

在所述长条元件上设定有由预先涂敷于所安装的电路基板的接合材料接合的接合位置，

所述支撑部与所述长条元件的所述接合位置对应地配置。

6.根据权利要求4或5所述的吸嘴，其中，

所述支撑部仅通过与所述长条元件的所述上表面的接触来支撑所述长条元件。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的吸嘴，其中，

所述长条元件的长度方向上的长度是与长度方向正交的方向上的最小宽度的40倍以上。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的吸嘴，其中，

所述长条元件以被载置的状态供给，并具有弹性，在被所述吸嘴吸附时被从所述吸嘴受到的外力按压而能够进行弹性变形。

9.一种元件安装机，具备：

权利要求1～8中任一项所述的所述吸嘴；及

控制装置，执行将由所述吸嘴吸附的所述长条元件向电路基板安装的安装处理。

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