CN112166662B

CN112166662B - 元件安装机

Info

Publication number: CN112166662B
Application number: CN201880093933.6A
Authority: CN
Inventors: 伊藤秀俊; 石川贤三
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2038-06-01
Also published as: CN112166662A; EP3806613A1; JPWO2019229991A1; EP3806613A4; WO2019229991A1; JP7095085B2

Abstract

元件安装机具备：第一移动体，被设为能够相对于基台而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及第二移动体，具有保持向基板安装的元件的安装头。安装头具备升降装置，该升降装置使通过旋转头的旋转而角度被决定为绕R轴的规定角度的保持部件升降，且以使升降装置的重心位于从R轴至第一移动体将第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部之间的方式设于头主体。

Description

元件安装机

技术领域

本发明涉及一种元件安装机。

背景技术

元件安装机执行使用安装头将元件安装于基板的安装处理。安装头构成在元件安装机的机内以能够沿水平方向移动的方式设置的移动体。在专利文献1中，公开了具有支撑多个保持部件的吸嘴的旋转头的安装头。安装头具备升降装置，该升降装置使处于绕旋转头的旋转轴的规定角度的吸嘴升降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-183168号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述那样的元件安装机中，在安装头中使吸嘴升降时产生振动。若在安装头产生振动，则存在有对安装处理的精度、所需时间造成影响的隐患。因此，期望在元件安装机中抑制与安装头中的升降装置的动作相伴的振动的产生。

本说明书的目的在于提供一种能够抑制与升降装置的动作相伴的振动的产生的元件安装机。

用于解决课题的技术方案

本说明书公开了一种第一元件安装机，所述第一元件安装机具备：基台；第一移动体，被设为能够相对于所述基台而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及第二移动体，所述第一方向上的侧面被所述第一移动体支撑为能够相对于所述第一移动体而沿与所述第一方向交叉的水平方向上的第二方向相对移动，且具有保持向基板安装的元件的安装头，所述安装头具备：头主体，设于所述第二移动体；旋转头，被设为能够相对于所述头主体而绕与铅垂轴平行的R轴旋转，将保持所述元件的多个保持部件支撑为能够相对于所述头主体升降；以及升降装置，使通过所述旋转头的旋转而角度被决定为绕所述R轴的规定角度的所述保持部件升降，且以使所述升降装置的重心位于从所述R轴至所述第一移动体将所述第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部之间的方式设于所述头主体。

本说明书公开了一种第二元件安装机，所述第二元件安装机具备：基台；第一移动体，设为能够相对于所述基台而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及第二移动体，所述第一方向上的侧面被所述第一移动体支撑为能够相对于所述第一移动体而沿与所述第一方向交叉的水平方向上的第二方向相对移动，且具有保持向基板安装的元件的安装头，所述安装头具备：头主体，设于所述第二移动体；旋转头，被设为能够相对于所述头主体而绕与铅垂轴平行的R轴旋转，将保持所述元件的多个保持部件支撑为能够相对于所述头主体升降；以及所述升降装置，使相对于所述头主体相对移动或者相对旋转的可动部动作，来使通过所述旋转头的旋转而角度被决定为绕所述R轴的规定角度的所述保持部件升降，且以使所述可动部位于从所述R轴至所述第一移动体将所述第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部之间的方式设于所述头主体。

发明效果

伴随着升降装置的动作而产生的振动的大小根据第一移动体支撑包括安装头在内的第二移动体的支撑部与安装头的重心的位置关系而变动。在此，升降装置是在安装头中占较大的重量的比例的重物。与此相对地，根据上述那样的结构，安装头的重心必然接近支撑部。由此，能够抑制伴随着升降装置的动作而产生的振动。

附图说明

图1是表示实施方式中的元件安装机的立体图。

图2是示意性地表示安装头的侧视图。

图3是示意性地表示安装头的俯视图。

图4是示意性地表示实施方式的变形方式中的安装头的侧视图。

具体实施方式

1.元件安装机1的结构

如图1所示，元件安装机1具备基板搬运装置10、元件供给装置20、元件移载装置30、元件照相机71、基板照相机72以及头照相机单元73。在以下的说明中，将水平方向上的第一方向即元件安装机1的前后方向(从图1的左下朝向右上的方向)设为Y方向，将与Y方向交叉的水平方向上的第二方向即元件安装机1的左右方向(从图1的左上朝向右下的方向)设为X方向，将与X方向以及Y方向正交的铅垂方向(图1的上下方向)设为Z方向。

基板搬运装置10由在Y方向上并排设置的多个搬运机构11等构成。搬运机构11具有一对导轨12、13。一对导轨12、13对载置于传送带并被搬运的基板90进行引导。基板搬运装置10将基板90朝向搬运方向依次搬运，并且将基板90定位于机内的预定位置。基板搬运装置10在元件安装机1对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具备在X方向上并排设置的供料器21。供料器21对卷绕有收纳了多个元件的载带的带盘22进行保持。供料器21使从带盘22送出的载带进给移动。由此，供料器21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。

元件移载装置30将由元件供给装置20供给的元件移载至由基板搬运装置10搬入到机内的基板90上的预定的安装位置。元件移载装置30具备Y滑动装置31、X滑动装置32、Y驱动部33、X驱动部34以及安装头40。Y滑动装置31使安装头40沿基台2的前后方向(Y方向)移动。Y滑动装置31具有一对Y轨道311以及Y滑动件312。一对Y轨道311沿基台2的前后方向延伸，被配置为相互平行。

Y滑动件312以能够滑动的方式与一对Y轨道311卡合。Y滑动件312构成为能够在悬挂于一对Y轨道311的状态下沿基台2的前后方向移动。如上所述，Y滑动装置31是具有以悬挂的状态支撑Y滑动件312的一对Y轨道311的悬垂式。由此，元件移载装置30能够较大地确保安装头40的左右方向(X方向)上的可动范围。Y滑动件312通过Y驱动部33而移动至Y方向上的预定的位置。Y驱动部33例如应用使用了滚珠丝杠机构、线性马达的直动机构。

X滑动装置32使安装头40沿基台2的左右方向(X方向)移动。如图2所示，X滑动装置32具有X轨道321和X滑动件322。X轨道321形成为沿X方向延伸。X轨道321配置于Y滑动件312的Y方向上的侧面。X滑动件322以能够滑动的方式与X轨道321卡合。X滑动件322通过X驱动部34而移动至X方向上的预定的位置。X驱动部34例如应用使用了滚珠丝杠机构、线性马达的直动机构。

安装头40使用一个或者多个保持部件来保持向基板90安装的元件。安装头40通过省略图示的夹持件以能够装卸的方式固定于X滑动件322。另外，作为上述保持部件，例如可以采用利用负压空气来吸附元件的吸嘴、夹持元件的夹头等。安装头40的详细结构见后述。

如上所述，元件移载装置30具备：第一移动体(Y滑动件312)，被设为能够相对于基台2沿Y方向相对移动；以及第二移动体(X滑动件322以及安装头40)，被支撑为能够相对于Y滑动件312沿X方向相对移动。在此，第二移动体(X滑动件322以及安装头40)通过上述那样的结构而将X滑动件322的Y方向上的侧面(X滑动件322的背面)支撑于Y滑动件312。以下，Y滑动件312将X滑动件322支撑为能够相对移动的边界部分被称为支撑部St(参照图2以及图3)。

元件照相机71、基板照相机72以及头照相机单元73是具有CMOS等拍摄元件的数字式的拍摄装置。元件照相机71、基板照相机72以及头照相机单元73基于控制信号来进行拍摄，并发送通过该拍摄而取得的图像数据。

元件照相机71以光轴形成为Z方向中的朝上的方向的方式固定于基台2。元件照相机71构成为能够从下方对安装头40的吸嘴44所保持的元件进行拍摄。基板照相机72以光轴形成为Z方向中的朝下的方向的方式设于元件移载装置30的X滑动件322。基板照相机72构成为能够从上方对基板90进行拍摄。

如图2所示，头照相机单元73设于安装头40，伴随着X滑动件322的移动而与安装头40一体地移动。头照相机单元73将安装于安装头40的吸嘴44以及吸嘴44所保持的元件设为拍摄的对象。头照相机单元73构成为能够从侧方对吸嘴44以及所保持的元件进行拍摄。

元件安装机1执行向基板90安装元件的安装处理。在上述安装处理中，包含多次重复拾取由元件供给装置20供给的元件并向基板90中的预定位置安装元件的拾放循环的处理。元件安装机1在安装处理中，基于从各种传感器输出的信息、图像处理的结果、预先存储的控制程序等，控制元件移载装置30的动作。由此，被安装头40支撑的多个吸嘴44的位置以及角度被控制。

2.安装头40的详细结构

如图2所示，安装头40具有设于X滑动件322的头主体41。在本实施方式中，头主体41以能够装卸的方式固定于X滑动件322的铅垂面即前表面。安装头40具备以能够绕与铅垂轴(Z轴)平行的R轴旋转的方式设于头主体41的旋转头42。旋转头42在与R轴同心的圆周上沿周向等间隔地以能够沿Z方向滑动且能够旋转的方式保持多个(例如20个)吸管43。

吸管43通过未图示的弹簧的弹力而相对于旋转头42被向上方施力。由此，吸管43在未施加外力的通常状态下位于上升端。在吸管43的上端部形成有向径向外侧延伸的臂431。在吸管43的下端部安装有被供给负压空气而吸附元件的吸嘴44。由此，旋转头42将多个吸嘴44支撑为能够相对于头主体41升降、且能够绕与R轴平行且通过吸管43的中心的θ轴旋转。

吸嘴44是被供给负压空气而吸附元件的保持部件。多个吸嘴44通过伴随着R马达45的驱动而使旋转头42旋转来将角度决定为绕R轴的规定角度(例如，吸管43的升降角度)。安装头40具备固定于头主体41的θ马达46。在θ马达46的输出轴以能够经由多个齿轮来传递旋转力的方式连接有所有吸管43。吸管43和吸嘴44通过θ马达46的动作而绕θ轴旋转(自转)，且旋转角度、旋转速度被控制。

安装头40具备升降装置，该升降装置使通过旋转头42的旋转而角度被决定为绕R轴的规定角度的吸嘴44升降。在本实施方式中，如图3所示，安装头40具备使角度被决定为绕R轴的第一规定角度Ap1以及第二规定角度Ap2的两个吸嘴44分别独立地升降的两个第一升降装置50以及第二升降装置60。

在本实施方式中，第一规定角度Ap1以及第二规定角度Ap2是相对于包括以最短的方式连结R轴与支撑部St的基准线Lb在内的铅垂面(在本实施方式中为YZ平面)对称的角度。具体地说，第一规定角度Ap1以及第二规定角度Ap2是以R轴为中心而从基准线Lb起呈90度的角度。另外，第一升降装置50以及第二升降装置60在与基准线Lb正交的水平方向(在本实施方式中为X方向)上并排配置。

在本实施方式中，如图2所示，第一升降装置50具有滚珠丝杠51、螺母部件52、Z马达53、Z引导件54、Z滑动件55以及推动器56。滚珠丝杠51以能够旋转的方式设于头主体41。螺母部件52经由省略图示的滚珠而与滚珠丝杠51的外周卡合。伴随着Z马达53的驱动，滚珠丝杠51旋转，从而螺母部件52沿Z方向移动。

Z引导件54以与滚珠丝杠51平行的方式固定于头主体41，将Z滑动件55支撑为能够滑动。Z滑动件55固定于螺母部件52，与螺母部件52一体地沿Z方向移动。推动器56设于Z滑动件55。推动器56与多个吸管43中的通过旋转头42的旋转而使角度被决定为第一规定角度Ap1的吸管43的臂431接触。

推动器56克服所接触的吸管43的弹簧的弹力而朝向Z方向下方按压吸管43，使吸管43下降。由此，安装于吸管43的吸嘴44与吸管43一体地升降。吸管43以及吸嘴44通过Z马达53的驱动而在Z方向上一体地升降，从而控制Z方向位置、移动速度。

此外，第二升降装置60具有滚珠丝杠61、螺母部件62、Z马达63、Z引导件64、Z滑动件65以及推动器66。在此，第二升降装置60构成为与第一升降装置50同型且相对于YZ平面大致对称。由此，省略第二升降装置60的详细的说明。图2的()内的附图标记是与第一升降装置50的各部(51-56)对应的第二升降装置60的各部(61-66)的附图标记。此外，第二升降装置60的推动器66与形成于多个吸管43中的角度被决定为第二规定角度Ap2的吸管43的上端部的臂431接触。

3.元件安装机1的动作构造

如上所述，元件安装机1将在安装处理中拾取的元件安装于基板90中的预定位置。此时，需要确保安装头40的可动区域。另一方面，为了提高面积生产率，期望元件安装机1的小型化。与此相对地，由于元件移载装置30具备悬垂式的Y滑动装置31的构造，因此能够相对于基台2的X方向上的宽度较宽地确保安装头40的可动区域。

另外，如图3所示，安装头40为了使上述可动区域在实质上不会狭窄而在从R轴方向观察时形成为矩形，且形成为与基板90的搬运方向正交的前后方向(Y方向)上的长度比搬运方向(X方向)上的宽度长。这样，通过使安装头40采用纵长形状而在元件安装机1中易于在X方向上确保可动区域，其结果是，能够提高面积生产率。

然而，在安装头40中，当使吸嘴44升降的升降装置(第一升降装置50以及第二升降装置60)动作时，升降装置的可动部相对于头主体41相对移动或者相对旋转。于是，在安装头40中，产生伴随着吸嘴44的升降的振动。为了确保安装处理的精度，元件安装机1以使振动充分衰减后拾取或者安装元件的方式进行控制。因此，若上述振动较大，则衰减时间变长，存在有对安装处理的所需时间造成影响的隐患。

针对这样的情况，发现第一移动体(Y滑动件312)支撑包括安装头40在内的第二移动体的支撑部St与安装头40的重心CH的位置关系会影响到所产生的振动的大小。具体地说，安装头40的重心CH越是远离支撑部St，则所产生的振动越大，当然衰减时间越长。此外，上述“衰减时间”相当于从产生振动起至形成为规定的振幅以下为止所需的时间。

特别是在本实施方式中，由于使安装头40采用纵长形状，是比较易于产生振动的构造，因此期望抑制伴随着升降装置的动作的振动的产生。为此，本实施方式的安装头40采用了安装头40的重心CH与以往构造相比更接近支撑部St侧的构造。详细地说，安装头40的升降装置(第一升降装置50以及第二升降装置60)以使升降装置的重心位于从R轴至支撑部St之间的方式设于头主体41。

更具体地说，如图3所示，第一升降装置50被设为其重心CL1在Y轴方向上位于R轴与支撑部St之间。同样地，第二升降装置60被设为其重心CL2在Y轴方向上位于R轴与支撑部St之间。另外，在本实施方式中，第一升降装置50以及第二升降装置60以使可动部(滚珠丝杠51、螺母部件52、Z滑动件55、推动器56等)在Y方向上位于从R轴至支撑部St之间的方式设于头主体41。

在此，第一升降装置50以及第二升降装置60是表示在安装头40的构成元件中占较大的重量的比例的重物。特别是，升降装置的可动部以及支撑可动部的部件为了确保必要强度等而易于成为重物。因此，通过如上述那样配置第一升降装置50以及第二升降装置60，必然能够使安装头40的重心CH接近支撑部St。

由此，与以往那样例如在相对于R轴与支撑部St相反的一侧配置升降装置的结构相比，能够抑制伴随着升降装置的动作的振动的产生。其结果是，由于能够缩短振动的衰减时间，因此能够实现安装处理的精度提高，并且能够缩短安装处理的所需时间。另外，上述那样的动作构造通过缩短安装头40的重心CH与支撑部St的距离而形成为稳定的构造，例如也能够同样地抑制与升降装置的动作无关的伴随着安装头40的水平移动的振动的产生。

4.基于实施方式的结构的效果

上述元件安装机1具备：基台2；第一移动体(Y滑动件312)，被设为能够相对于基台2而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及第二移动体(X滑动件322、安装头40)，第一方向上的侧面被第一移动体支撑为能够相对于第一移动体而沿与第一方向交叉的水平方向上的第二方向相对移动，且具有保持向基板90安装的元件的安装头40。

安装头40具备：头主体41，设于第二移动体；旋转头42，被设为能够相对于头主体41绕与铅垂轴平行的R轴旋转，将保持元件的多个保持部件(吸嘴44)支撑为能够相对于头主体41升降；以及升降装置(第一升降装置50、第二升降装置60)，使通过旋转头42的旋转而角度被决定为绕R轴的规定角度(第一规定角度Ap1、第二规定角度Ap2)的保持部件升降，且以使升降装置的重心(CL1、CL2)位于从R轴至第一移动体将第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部St之间的方式设于头主体41。

另外，安装头40具备：头主体41，设于第二移动体；旋转头42，被设为能够相对于头主体41绕与铅垂轴平行的R轴旋转，将保持元件的多个保持部件(吸嘴44)支撑为能够相对于头主体41升降；以及升降装置(第一升降装置50、第二升降装置60)，使相对于头主体41相对移动或者相对旋转的可动部(51、52、55、56)动作，来使通过旋转头42的旋转而角度被决定为绕R轴的规定角度(第一规定角度Ap1、第二规定角度Ap2)的保持部件升降，且以使可动部位于从R轴至第一移动体将第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部St之间的方式设于头主体41。

这样，通过将第一升降装置50以及第二升降装置60以位于从R轴至支撑部St之间的方式设置在头主体41，必然使安装头40的重心CH接近支撑部St。由此，能够抑制伴随着第一升降装置50以及第二升降装置60的动作而产生的振动。其结果是，上述振动衰减至预定的振幅为止的时间变快，因此易于确保安装处理的精度，另外，能够缩短安装处理的所需时间。

5.实施方式的变形方式

5-1.关于安装头40

在实施方式中，安装头40构成为具备两个升降装置(第一升降装置50以及第二升降装置60)。与此相对地，安装头也可以构成为具备一个升降装置。具体地说，如图4所示，安装头140具备一个升降装置180。上述安装头140的升降装置180具备滚珠丝杠181、螺母部件182、Z马达183、Z引导件184、Z滑动件185以及推动器186。

在此，升降装置180以使升降装置180的重心CL位于从R轴至支撑部St之间的方式设于头主体41。另外，升降装置180以使可动部(滚珠丝杠181、螺母部件182、Z滑动件185、推动器186等)位于从R轴至支撑部St之间的方式设于头主体41。根据上述结构，起到与实施方式相同的效果。除此之外，安装头也可以构成为具备三个以上的升降装置。在这样的结构中，通过将至少一个以上的升降装置如上述那样设于头主体41而起到与实施方式相同的效果。

在实施方式以及变形方式中，升降装置(50、60、180)构成为具有通过使滚珠丝杠51、61、181旋转而使吸嘴44升降的滚珠丝杠机构。与此相对地，升降装置也可以取代滚珠丝杠机构而应用使用了线性马达等的直动机构。此外，在升降装置是使用了线性马达的直动机构的情况下，相对于马达轴在Z方向上相对移动的马达块相当于升降装置的可动部。

另外，在实施方式中，安装头40以能够拆装的方式固定于X滑动件322，与X滑动件322一起构成元件移载装置30中的第二移动体。与此相对地，例如，也可以是，安装头的头主体与X滑动件形成为一体，安装头以及X滑动件构成第二移动体。

5-2.关于元件安装机1

在实施方式中，元件安装机1的元件移载装置30将水平方向上的第一方向设为Y方向，将水平方向上的第二方向设为X方向。与此相对地，元件移载装置也可以构成为第一移动体能够相对于基台2沿X方向相对移动，第二移动体能够相对于第一移动体沿Y方向相对移动。

另外，在实施方式中，示例了保持元件的保持部件为吸嘴44的方式。与此相对地，保持部件也可以是夹持元件的夹头等。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 2：基台 30：元件移载装置 31：Y滑动装置 311：Y轨道 312：Y滑动件(第一移动体) 32：X滑动装置 321：X轨道 322：X滑动件(第二移动体) 40、140：安装头(第二移动体) 41：头主体 42：旋转头 43：吸管 431：臂 44：吸嘴(保持部件) 50：第一升降装置 51：滚珠丝杠 60：第二升降装置 61：滚珠丝杠 180：升降装置 181：滚珠丝杠 90：基板 CL1：(第一升降装置的)重心 CL2：(第二升降装置的)重心 CL：(升降装置的)重心 CH：(安装头的)重心 St：支撑部

Claims

1.一种元件安装机，具备：

基台；

第一移动体，被设为能够相对于所述基台而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及

第二移动体，所述第一方向上的侧面被所述第一移动体支撑为能够相对于所述第一移动体而沿与所述第一方向交叉的水平方向上的第二方向相对移动，且具有保持向基板安装的元件的安装头，

所述安装头具备：

头主体，设于所述第二移动体；

旋转头，被设为能够相对于所述头主体而绕与铅垂轴平行的R轴旋转，将保持所述元件的多个保持部件支撑为能够相对于所述头主体升降；以及

升降装置，使通过所述旋转头的旋转而角度被决定为绕所述R轴的规定角度的所述保持部件升降，且以使所述升降装置的重心位于从所述R轴至所述第一移动体将所述第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部之间的方式设于所述头主体，

所述升降装置具有使所述保持部件升降的滚珠丝杠机构或直动机构，

所述滚珠丝杠机构或所述直动机构相对于角度被决定为所述规定角度的所述保持部件，向所述支撑部侧偏置地设置。

2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中，

所述安装头具备两个所述升降装置，这两个所述升降装置使角度被决定为绕所述R轴的第一规定角度以及第二规定角度的两个所述保持部件分别独立地升降。

3.根据权利要求2所述的元件安装机，其中，

所述第一规定角度以及所述第二规定角度是相对于包括连结所述R轴与所述支撑部的基准线在内的铅垂面对称的角度，

两个所述升降装置在与所述基准线正交的水平方向上并排配置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的元件安装机，其中，

所述滚珠丝杠机构通过使滚珠丝杠旋转来使所述保持部件升降。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的元件安装机，其中，

所述安装头在从所述R轴方向观察时形成为矩形形状，且形成为与所述基板的搬运方向正交的前后方向上的长度比所述搬运方向上的宽度长。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的元件安装机，其中，

所述元件安装机还具备悬垂式的滑动装置，所述悬垂式的滑动装置具有以悬挂的状态支撑所述第一移动体的多个轨道。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的元件安装机，其中，

所述升降装置使相对于所述头主体相对移动或者相对旋转的可动部动作而使所述保持部件升降，且以使所述可动部位于从所述R轴至所述支撑部之间的方式设于所述头主体。

8.一种元件安装机，具备：

基台；

第一移动体，设为能够相对于所述基台而沿水平方向上的第一方向相对移动；以及

所述安装头具备：

头主体，设于所述第二移动体；

升降装置，使相对于所述头主体相对移动或者相对旋转的可动部动作，来使通过所述旋转头的旋转而角度被决定为绕所述R轴的规定角度的所述保持部件升降，且以使所述可动部位于从所述R轴至所述第一移动体将所述第二移动体支撑为能够相对移动的支撑部之间的方式设于所述头主体，

所述可动部具有使所述保持部件升降的滚珠丝杠机构或直动机构，