CN116368951A - 元件安装机及夹紧控制方法 - Google Patents

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Abstract

元件安装机具备夹紧装置，该夹紧装置具有基板按压板、夹紧件和通过电动机的驱动使夹紧件上下移动的升降装置，并利用升降装置使夹紧件移动，使由输送装置搬入的基板与基板按压板抵接，由此从两侧夹持并夹紧基板。并且，元件安装机在夹紧控制例程中，设定与基板的厚度相应的夹紧件的目标位置，以使夹紧件的抵接面移动到固定侧夹紧构件的被抵接面(S200、S210)，并通过位置控制对电动机进行驱动控制，以使夹紧件位置与目标位置一致(S220、S230)。

Description

元件安装机及夹紧控制方法
技术领域
本说明书公开了元件安装机及夹紧控制方法。
背景技术
以往，已知一种元件安装机，具备夹紧装置，并对被夹紧装置夹紧的基板安装电子元件，所述夹紧装置具有基板按压板、夹紧件和使夹紧件升降的升降装置，在夹紧件与基板按压板之间夹持并保持基板。例如，在专利文献1中公开了一种具备夹紧装置的元件安装机，该夹紧装置使夹紧件高速上升至基于按每个批次测量出的基板的尺寸数据(厚度)而确定的目标夹紧位置前面的预定距离处，若到达目标夹紧位置前面的预定距离处，则从高速切换为低速而使夹紧件上升。另外，在专利文献2中公开了一种元件安装机，具备取得被夹紧装置夹紧的基板的上下方向的位置的基板面高度取得部，并使由基板面高度取得部所取得的基板面高度反映到电子元件的安装。而且，在专利文献3中公开了一种对由一对夹持片夹持的基板的厚度进行测定的基板输送装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-103334号公报
专利文献2：日本特开2003-289199号公报
专利文献3：日本特开2015-060988号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在由于基板的个体差而实际的基板的厚度比尺寸数据(厚度)大的情况下，有可能在到达目标夹紧位置之前即在夹紧件高速上升的途中将基板压靠于基板按压板，导致在电动机产生过大的负荷，或使基板按压板变形。如果从一开始就使夹紧件低速上升则不会产生这样的问题，但夹紧需要较长时间。
本公开的主要目的在于缩短夹紧所需的时间并且以适当的载荷夹紧基板。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述主要目的，本公开采用了以下技术方案。
本公开的元件安装机是将元件安装于基板的元件安装机，其主旨在于，具备：
输送装置，输送所述基板；
夹紧装置，具有固定侧夹紧构件、可动侧夹紧构件和通过电动机的驱动使所述可动侧夹紧构件上下移动的移动装置，并利用所述移动装置使所述可动侧夹紧构件移动，使由所述输送装置搬入的基板与所述固定侧夹紧构件抵接，由此从两侧夹持并夹紧该基板；
传感器，用于对由所述输送装置搬入的基板的厚度进行测定；及
控制装置，基于所述传感器的检测值设定用于使所述基板的抵接面向所述固定侧夹紧构件的被抵接面移动的所述可动侧夹紧构件的目标位置，并通过位置控制对所述电动机进行驱动控制，以使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致。
在本公开的元件安装机中，无论基板的个体差异如何，都能够使基板的抵接面与固定侧夹紧构件的被抵接面相贴合，因此，不易以过大的载荷将基板压靠于固定侧夹紧构件。因此，能够防止固定侧夹紧构件的变形、避免基板的翘曲或破损。另外，由于通过位置控制进行夹紧，因此能够缩短夹紧所需的时间。
附图说明
图1是本实施方式的元件安装机10的概略结构图。
图2是基板输送装置20和夹紧装置30的概略结构图。
图3A是表示对夹具基板J的基板高度H1进行检测的状况的说明图。
图3B是表示对基板S的基板高度H进行检测的状况的说明图。
图4是表示控制装置70的电连接关系的说明图。
图5是表示元件安装处理例程的一例的流程图。
图6是表示夹紧控制例程的一例的流程图。
图7A是表示对基板S进行夹紧的状况的一例的说明图。
图7B是表示对基板S进行夹紧的状况的一例的说明图。
图8是表示夹紧控制例程的变形例的流程图。
图9A是表示对基板S进行夹紧的状况的一例的说明图。
图9B是表示对基板S进行夹紧的状况的一例的说明图。
图9C是表示对基板S进行夹紧的状况的一例的说明图。
具体实施方式
使用实施例来说明用于实施本公开的方式。
图1是本实施方式的元件安装机10的概略结构图。图2是基板输送装置20和夹紧装置30的概略结构图。图3A是表示对夹具基板J的基板高度H1进行检测的状况的说明图。图3B是表示对基板S的基板高度H进行检测的状况的说明图。图4是表示控制装置70的电连接关系的说明图。另外，图1和图2的左右方向为X轴方向，前(前面)后(里侧)方向为Y轴方向，上下方向为Z轴方向。
如图1所示，元件安装机10具备：供给元件P的元件供给装置16、输送基板S的基板输送装置20、夹紧基板S的夹紧装置30、使吸嘴51吸附元件P而向基板S上安装元件P的头50、使头50向XY方向移动的XY机器人40及对安装机整体进行控制的控制装置70(参照图4)。元件供给装置16、基板输送装置20和夹紧装置30设置在设于框体12的中层部的支承台14上。另外，元件安装机10除了这些以外，还具备用于对附加于基板S的基准标记进行拍摄的标记相机56、对基板S的高度进行检测的基板高度传感器57、用于对被吸嘴51吸附的元件P的吸附姿势进行拍摄的元件相机58等。标记相机56和基板高度传感器57设置于头50或后述的XY机器人40的X轴滑动件42，以能够通过XY机器人40在XY方向上移动。
元件供给装置16例如是通过将以预定间隔收容有元件的载带从卷轴拉出并送出至元件供给位置来供给元件的带式送料器。
如图2所示，基板输送装置20是利用传送带24输送基板S的带式输送机装置。该基板输送装置20具备：在Y轴方向上隔开预定间隔而配置的一对侧框架22、设置于一对侧框架22中的每一个的传送带24及对传送带24进行环绕驱动的带驱动装置26(参照图4)。一对侧框架22分别由在X轴方向上排列的两根支承柱21支承。另外，对一对侧框架22中的一方(图中右侧的侧框架22)进行支承的两根支承柱21的下端部分别安装有滑动件28，该滑动件28能够在沿着Y轴方向设置于支承台14的导轨27上移动。基板输送装置20通过使两根支承柱21移动来调整一对侧框架22的间隔，由此能够输送不同尺寸的基板S。
如图2所示，夹紧装置30是利用两个构件(基板按压板32、夹紧件34)夹持并保持基板S的缘部的基板保持装置。该夹紧装置30具备：一对基板按压板32，分别设置于一对侧框架22的上端部；一对夹紧件34；及升降装置36，通过电动机38(参照图4)的驱动而经由支承板35使一对夹紧件34升降。另外，在支承板35设置有用于在基板S被夹紧时对基板S的背面进行支承的多个支承销。
夹紧件34在下端面设有向下方突出的突出部34a，当支承板35通过升降装置36而上升时，支承板35的上表面与突出部34a抵接，由此夹紧件34被推起。
基板S在载置于传送带24的状态下，通过对传送带24进行环绕驱动而被输送(参照图2)。另外，基板S在载置于传送带24上的状态下，当夹紧件34上升时，被夹紧件34推起而压靠于基板按压板32。由此，基板S被夹在夹紧件34与基板按压板32之间而被夹紧。
如图4所示，头50具备：Z轴致动器52，使吸嘴51在上下(Z轴)方向上移动；及θ轴致动器54，使吸嘴51绕Z轴旋转。吸嘴51的吸引口经由电磁阀60选择性地与真空泵62和空气配管64中的任一方连通。吸嘴51通过对电磁阀60进行驱动以使吸引口与真空泵62连通，能够使负压作用于吸引口而吸附元件P，通过对电磁阀60进行驱动以使吸引口与空气配管64连通，能够使正压作用于吸引口而解除元件P的吸附。
基板高度传感器57对基板S的表面高度(Z轴方向的位置)即基板高度H进行检测。基板高度传感器57是具有向下方投光的未图示的投光部和接受反射光的未图示的受光部的反射型的距离传感器(例如激光传感器、光电传感器)。基板高度传感器57用于向基板S安装元件P时的元件P的升降位置的控制。另外，基板高度可以设为基板高度传感器57与基板S的上表面之间的Z轴方向的距离。
另外，基板高度传感器57也用于测定(运算)基板S的厚度T。使用了基板高度传感器57的基板S的厚度T的测定以如下方式进行。即，首先，作业者准备厚度T1已知的夹具基板J，并将其放置于元件安装机10的基板输送装置10。元件安装机10的控制装置70(参照图4)例如在生产开始前，如图3A所示，从基板高度传感器57取得夹具基板J的基板高度H1。并且，控制装置70将所取得的基板高度H1与预先输入的夹具基板J的厚度T1相对应地存储于HDD73。并且，在生产开始后，控制装置70利用基板输送装置20输送基板S，如图3B所示，从基板高度传感器57取得基板S的基板高度H，并使用基板高度H、H1和厚度T1，计算基板S的厚度T。具体而言，控制装置70运算基板高度H与基板高度H1之差ΔH(基板高度H1-基板高度H)，通过已知的厚度T1与差ΔH之和，计算出基板S的厚度T(厚度T1+差ΔH)。
如图1所示，XY机器人40具备：一对Y轴导轨43，沿着前后(Y轴)方向设置于框体12的上层部；Y轴滑动件44，架设于一对Y轴导轨43；X轴导轨41，沿着左右(X轴)方向设置于Y轴滑动件44的下表面；及X轴滑动件42，能够沿着X轴导轨41移动。头50安装于X轴滑动件42，通过XY机器人40能够移动到XY平面上的任意位置。另外，X轴滑动件42由X轴致动器46(参照图4)驱动，Y轴滑动件44由Y轴致动器48(参照图4)驱动。
如图4所示，控制装置70具备CPU71、ROM72、HDD73、RAM74和输入输出接口75。它们经由总线76电连接。控制装置70经由输入输出接口75输入有来自对夹紧件34的升降位置(夹紧件位置)进行检测的升降位置传感器37、对X轴滑动件42的位置进行检测的X轴位置传感器47、对Y轴滑动件44的位置进行检测的Y轴位置传感器49、对吸嘴51的升降位置(被吸嘴51吸附的元件的升降位置)进行检测的Z轴位置传感器53、标记相机56、基板高度传感器57、元件相机58等的各种信号。另一方面，从控制装置70经由输入输出接口75输出有对元件供给装置16、带驱动装置26、升降装置36(对电动机38进行驱动的驱动电路)、X轴致动器46、Y轴致动器48、Z轴致动器52、θ轴致动器54、电磁阀60等的各种控制信号。
接着，对这样构成的本实施方式的元件安装机10的动作进行说明。图5是表示由控制装置70的CPU71执行的元件安装处理例程的一例的流程图。该例程基于来自操作者的指示而执行。
当元件安装处理例程被执行时，控制装置70的CPU71首先对带驱动装置26进行驱动控制，以将基板S输送到机内(S100)。并且，执行对所输送的基板S进行夹紧的夹紧控制(S110)。夹紧控制通过执行图6例示的夹紧控制例程来进行。在此，中断元件安装处理例程的说明，对夹紧控制例程进行说明。
在夹紧控制例程中，在基板S被输送过来后取得从基板高度传感器57到基板S的基板高度H，CPU71基于从基板高度传感器57所取得的基板高度H来测定基板S的厚度T(S200)。另外，基板S的厚度T的测定方法如已经说明的那样。
接着，CPU71设定夹紧件34的目标位置E1(S210)。这里，目标位置E1是用于使基板S的抵接面C1移动至基板按压板32的被抵接面C2的夹紧件34的位置，基于基板S的厚度T来设定。具体而言，如图7A所示，在将从基准面B(传送带24的上表面)到被抵接面C2的距离L减去基板S的厚度T而得到的距离设为距离D1(距离L-厚度T)时，目标位置E1被设定于从基准面B向上方离开距离D1的位置。这样做是因为即使是相同的基板S，每个基板S也存在厚度T的个体差异。
接着，CPU71通过位置控制对升降装置36的电动机38进行驱动控制，以使夹紧件34高速上升(S220)。为了使由升降位置传感器37检测出的夹紧件34的位置与目标位置E1一致，基于两者的偏差通过反馈控制(PI控制等)对电动机38进行驱动控制，由此进行位置控制。接着，CPU71待机至夹紧件位置与目标位置E1一致为止(S230)。如图7B所示，在夹紧件34的位置与目标位置E1一致后，CPU71对电动机38进行控制以使夹紧件34被保持(S240)，并结束夹紧控制例程。
返回到图5的元件安装处理例程，在这样执行夹紧控制后，CPU71进行使吸嘴51吸附从元件供给装置16供给的元件P的吸附控制(S120)。这里，具体而言，对XY机器人40(X轴致动器46和Y轴致动器48)进行驱动控制以使装配于头50的吸嘴51移动到元件供给位置的上方之后，对Z轴致动器52进行驱动控制以使吸嘴51下降到吸引口与元件P抵接为止，并对电磁阀60进行驱动控制以使负压作用于吸嘴51的吸引口，由此进行吸附控制。
接着，CPU71对XY机器人40进行驱动控制以使被吸嘴51吸附的元件P向元件相机58的上方移动，并由元件相机58对元件P进行拍摄(S130)。并且，CPU71基于拍摄到的图像(拍摄图像)判定元件P相对于吸嘴51的吸附偏移，并向消除吸附偏移的方向修正元件P的目标安装位置(S140)，Z轴方向的目标安装位置基于由基板高度传感器57检测出的基板高度H而设定。并且，在对X轴致动器46、Y轴致动器48、Z轴致动器52和电磁阀60进行驱动控制以使元件P被安装于目标安装位置之后(S150)，结束元件安装处理例程。具体而言，CPU71对XY机器人40(X轴致动器46和Y轴致动器48)进行驱动控制以使装配于头50的吸嘴51移动到目标安装位置的上方之后，对Z轴致动器52进行驱动控制以使吸嘴51下降到元件P与基板S抵接为止，并对电磁阀60进行驱动控制以使正压作用于吸嘴51的吸引口。
在此，对本实施方式的主要要素与发明内容一栏所记载的发明的主要要素之间的对应关系进行说明。即，本实施方式的基板输送装置20(带式输送机装置)相当于本公开的输送装置，基板按压板32相当于固定侧夹紧构件，夹紧件34相当于可动侧夹紧构件，电动机38相当于电动机，夹紧装置30相当于夹紧装置，基板高度传感器57相当于传感器，控制装置70相当于控制装置。此外，头50相当于安装头。
以上说明的本实施方式的元件安装机10无论基板S的个体差异如何，都能够使基板S的抵接面C1与基板按压板32的被抵接面C2相贴合，因此不易以过大的载荷将基板压靠于基板按压板32。因此，能够防止基板按压板32的变形、避免基板S的翘曲或破损。另外，由于通过位置控制进行夹紧，因此能够缩短夹紧所需的时间。
另外，本公开并不限于上述实施方式，只要属于本公开的技术范围，可以通过各种方式来实施，这是不言而喻的。
对在元件安装机10中执行的夹紧处理例程的变形例进行说明。图8是表示变形例的夹紧处理的流程图。图9A、9B、9C是表示对基板S进行夹紧的状况的说明图。另外，对图8的夹紧处理例程的各处理中的与图6的夹紧处理例程相同的处理标注相同的步骤编号，并对图9A、9B、9C中的与图7A、7B相同的构成要素标注相同的附图标记，其说明由于重复，因此省略。在S210之后，CPU71设定目标位置E11(S320)。目标位置E11是用于使基板S的抵接面C1移动至基板按压板32的被抵接面C2前面的距离M处的位置的夹紧件34的位置，并基于基板S的厚度T来设定。具体而言，如图9A所示，在将比距离D1短距离M的距离设为距离D11(距离D1-距离M)时，目标位置E11被设定于从基准面B向上方离开距离D11的位置。CPU71通过上述位置控制，如图9B所示，使夹紧件位置与目标位置E11一致之后(S230)，如图9C所示，通过转矩控制对升降装置36的电动机38进行驱动控制，以使基板S通过一定的转矩与被抵接面C2抵接(S340)。通过基于来自设置于驱动电路的未图示的电流传感器的电流进行反馈控制使得电动机38被施加预先确定的目标电流，来进行转矩控制。接着，CPU71判定由升降位置传感器37检测出的夹紧件34的夹持位置的检测值是否在一定时间内没有变化(S350)。如果夹紧位置的检测值在一定时间内没有变化，则视为夹紧完成，CPU71前进到S240。另一方面，如果夹紧位置的检测位置发生了变化，则CPU71再次返回到S340。另外，在该情况下，距离M可以设为0，并且也可以在通过位置控制对电动机38进行驱动控制而使基板S的抵接面C1移动至基板按压板32的被抵接面C2之后，通过转矩控制对电动机38进行驱动控制。
在执行变形例的夹紧处理例程的元件安装机10中，在基板S的抵接面C1到达基板按压板32的被抵接面C2时，通过转矩控制对电动机38进行驱动控制，能够避免在通过位置控制对电动机38进行驱动控制的途中，使基板压靠于基板按压板32。因此，能够避免因位置控制而对基板施加未预期的过大的载荷，能够更可靠地防止基板按压板32的变形等。另外，在使夹紧件34的夹持位置与目标位置E11一致之前，通过位置控制对电动机38进行驱动控制。由此，能够使目标位置E11接近抵接位置，因此能够缩短夹紧所需的时间。
另外，在上述的实施方式中，作为元件安装机10进行了说明，但例如也可以作为夹紧装置30的夹紧控制方法。另外，这一点在变形例中也同样。
另外，在上述的实施方式中，将侧框架22与基板按压板32分体形成，但也可以将两者一体形成。
另外，在上述的实施方式中，使用基板高度传感器57来测定基板S的厚度。但是，也可以使用相机来测定基板S的厚度。例如，CPU71也可以利用标记相机56(相机)对附加于基板S的标记进行拍摄，并对显现于拍摄图像的标记进行识别，由此根据该标记的大小等测定基板S的厚度。
另外，在上述的实施方式中，通过利用升降装置36使设置于基板S的下方的夹紧件34向上方移动而将基板S推起，使基板S与设置于基板S的上方的基板按压板32抵接而将基板S夹紧。但是，也可以在基板S的上方配置夹紧件34，并且在基板S的下方配置基板按压板32，并利用升降装置36使夹紧件34向下方移动而将基板S压下，使基板S与基板按压板32抵接而将基板S夹紧。
工业实用性
本公开能够用于元件安装机的制造产业等。
附图标记说明
10元件安装机；12框体；14支承台；16元件供给装置；20基板输送装置；21支承柱；22侧框架；24传送带；26带驱动装置；27导轨；28滑动件；30夹紧装置；32基板按压板；34夹紧件；34a突出部；35支承板；36升降装置；37升降位置传感器；38电动机；40XY机器人；41X轴导轨；42X轴滑动件；43Y轴导轨；44Y轴滑动件；46X轴致动器；47X轴位置传感器；48Y轴致动器；49Y轴位置传感器；50头；51吸嘴；52Z轴致动器；53Z轴位置传感器；54θ轴致动器；56标记相机；57基板高度传感器；58元件相机；60电磁阀；62真空泵；64空气配管；70控制装置；71CPU；72ROM；73HDD；74RAM；75输入输出接口；76总线；B基准面；C1抵接面；C2被抵接面；D、D1、D11、L、M距离；H、H1基板高度；ΔH差；E1、E11目标位置；J夹具基板；T、T1厚度；P元件；S基板。

Claims (5)

1.一种元件安装机，将元件安装于基板，
所述元件安装机具备：
输送装置，输送所述基板；
夹紧装置，具有固定侧夹紧构件、可动侧夹紧构件和通过电动机的驱动使所述可动侧夹紧构件上下移动的移动装置，并利用所述移动装置使所述可动侧夹紧构件移动，使由所述输送装置搬入的基板与所述固定侧夹紧构件抵接，由此从两侧夹持并夹紧该基板；
传感器，用于对由所述输送装置搬入的基板的厚度进行测定；及
控制装置，基于所述传感器的检测值设定用于使所述基板的抵接面向所述固定侧夹紧构件的被抵接面移动的所述可动侧夹紧构件的目标位置，并通过位置控制对所述电动机进行驱动控制，以使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致。
2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中，
所述元件安装机具备具有能够保持所述元件的保持构件的安装头，
所述控制装置对所述安装头进行控制，以使保持于所述保持构件的所述元件在通过所述位置控制使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致了的状态下被安装于所述基板。
3.一种元件安装机，将元件安装于基板，
所述元件安装机具备：
输送装置，输送所述基板；
夹紧装置，具有固定侧夹紧构件、可动侧夹紧构件和通过电动机的驱动使所述可动侧夹紧构件上下移动的移动装置，并利用所述移动装置使所述可动侧夹紧构件移动，使由所述输送装置搬入的基板与所述固定侧夹紧构件抵接，由此从两侧夹持并夹紧该基板；
传感器，用于对由所述输送装置搬入的基板的厚度进行测定；及
控制装置，基于所述传感器的检测值设定用于使所述基板的抵接面移动至所述固定侧夹紧构件的被抵接面前面的预定距离处的所述可动侧夹紧构件的目标位置，并通过位置控制对所述电动机进行驱动控制以使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致，当所述可动侧夹紧构件的位置到达所述目标位置时，代替所述位置控制而通过转矩控制对所述电动机进行驱动控制，以通过一定的转矩使所述基板与所述固定侧夹紧构件抵接。
4.一种夹紧控制方法，用于夹紧装置，
所述夹紧装置具有固定侧夹紧构件、可动侧夹紧构件和通过电动机的驱动使所述可动侧夹紧构件上下移动的移动装置，并利用所述移动装置使所述可动侧夹紧构件移动，使由所述输送装置搬入的基板与所述固定侧夹紧构件抵接，由此从两侧夹持并夹紧该基板，
所述夹紧控制方法中，
对所述基板的厚度进行测定；及
基于测定出的所述基板的厚度，设定用于使所述基板的抵接面向所述固定侧夹紧构件的被抵接面移动的所述可动侧夹紧构件的目标位置，并通过位置控制对所述电动机进行驱动控制，以使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致。
5.一种夹紧控制方法，用于夹紧装置，
所述夹紧装置具有固定侧夹紧构件、可动侧夹紧构件和通过电动机的驱动使所述可动侧夹紧构件上下移动的移动装置，并利用所述移动装置使所述可动侧夹紧构件移动，使由所述输送装置搬入的基板与所述固定侧夹紧构件抵接，由此从两侧夹持并夹紧该基板，
所述夹紧控制方法中，
对所述基板的厚度进行测定；及
基于测定出的所述基板的厚度，设定用于使所述基板的抵接面移动至所述固定侧夹紧构件的被抵接面前面的预定距离处的所述可动侧夹紧构件的目标位置，并通过位置控制对所述电动机进行驱动控制以使所述可动侧夹紧构件的位置与所述目标位置一致，当所述可动侧夹紧构件的位置到达所述目标位置时，代替所述位置控制而通过转矩控制对所述电动机进行驱动控制，以通过一定的转矩使所述基板与所述固定侧夹紧构件抵接。
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