CN1703942A - 部件安装装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在X方向输送和定位衬底(5)的衬底输送－定位单元(6)布置在支承底座(2)上。支承框架(3，3)以直立方式按正交于X方向的Y方向布置在支承底座(2)的两端上。部件供应单元(7)布置在支承底座(2)上沿Y方向的至少一侧上。多个Y－轴工作台(10，10)按适当间隔放置在两支承框架(3，3)上端之间。X－轴工作台(11)附着在各Y－轴工作台的活动部分(10d)上。用于在部件供应单元(7)中通过抽吸夹持部件和在衬底输送－定位单元(6)的衬底(5)上安装部件的操作头(12)附着在X－轴工作台(11)的活动部分(11d)上。此外，支承框架(3，3)上端的高度位于工人(W)的眼睛(E)以下，以便使工人(W)可在视觉上确认安装操作的状况。

Description

部件安装装置
技术领域
本发明涉及一种部件安装装置，配置为可以在诸如衬底的工件上安装电子部件并且对于关联的工件执行各种操作。更具体地说本发明涉及一种部件安装装置，配置为执行各种操作而同时独立地在X方向和Y方向移动诸如安装头的操作头。
背景技术
传统上，广泛地并且一般地知道一种XY-机械手部件安装装置，配置为可独立地在X方向和Y方向移动安装头，它包括布置在支承基座的衬底输送-定位器以便在X方向(从右到左方向)输送和定位衬底，支承框架以立式布置在该支承底座X方向的两端而跨立在衬底输送-定位单元上，Y-轴工作台以Y方向(从后到前方向)布置在两支承框架上，X-轴工作台处于布置在两个Y-轴工作台上或下表面上的活动部分之间，安装头布置在设置在X-轴工作台前表面上的活动部分上，而部件供应单元或多个部件供应单元布置在支承底座的前部、后部和两部中任何之一。
同时，也披露一种部件安装装置，包括多个设置在安装头上用于通过抽气夹持部件的喷嘴，和一种部件安装装置，其中在X-轴工作台上设置多个安装头以便容许各安装头在相应衬底上安装部件。
以上描述配置的各种部件安装装置已经众所周知(例如，日本专利No.2858453)。
不过，如以上描述的典型的XY-机械手部件安装装置配置为在部件供应单元重复用安装头通过抽吸的夹持操作，然后在X和Y方向移动安装头并且将安装头在部件安装在衬底的位置上定位，然后用安装头在衬底上安装部件，然后移动安装头返回到部件供应单元以便夹持随后安装的另一个部件。相应地，安装一个部件需要的操作顺序花费很长时间。因此，为有效地在衬底上安装许多部件，必须通过在输送衬底方向上布置许多部件安装装置而配置一条安装线。此外，支承Y-轴工作台的支承框架布置在X方向的两端，而安装头配置为为在支承框架内部在X方向上移动，这样导致部件安装装置在X方向上扩大。因此，安装线变得极大并且从而发生增加设备成本和高昂的安装成本问题。
同时，配置用于在Y-轴机械手上布置X-轴机械手的正常类型的部件安装装置产生一个问题，即衬底的尺寸和部件供应装置布置的数量是有限制的，如果由于设置Y-轴机械手方面空间的约束和在X-轴机械手安装头上活动范围的约束，在X方向的宽度尺寸设定为常数。另一方面，为保证衬底尺寸和部件供应装置布置的数量，装置在X方向的宽度增加，使装置不能通过减少装置宽度尺寸而获得紧凑的安装设备。
同时，当在安装头上设置多个喷嘴，有可能在一定程度上减少每一个部件的操作时间，因为可以减少安装头在部件供应单元和衬底之间的移动次数。不过，由于在操作时间上这样的减少有限制，对于部件安装装置要求在安装效率上获得进一步的改进并且降低设备成本。
同时，同样在固定多个安装头到X-轴工作台的配置上，夹持部件的操作和安装操作仍牵涉到各安装头的串行操作。虽然由于某些操作可以同时进行而使操作效率在一定程度上改进，该部件安装装置基本上配置为执行与增加喷嘴数量相同情况的安装操作。因此，部件安装装置在安装操作上的效率是有限制的，并且也发生一个问题，即当设置多个安装头时很难保证安装的精确度。
考虑到以上问题，本发明是提供一种部件安装装置，它能够在获得紧凑配置的同时，有效地和精确地执行操作。
发明内容
本发明的部件安装装置配置为在支承底座上布置工件输送-定位单元以便在X方向上输送和定位工件，在支承底座上在垂直于X方向的Y方向两端以直立方式布置支承框架，在两支承框架的上端之间以适当间隔放置多个Y轴工作台，把X-轴工作台固定在各Y-轴工作台的活动部分上，把操作头固定在X-轴工作台的活动部分上执行对于工件输送-定位单元上的工件的操作，和把支承框架上端放在工人眼睛下方。
在该配置中，通过利用多个操作头而同时使各操作头独立地执行操作，有可能引人注目地改进操作效率。此外，由于各操作头互相对于震动等相关操作的影响不敏感，而有可能保证操作的精确性。此外，部件安装装置包括多个操作头，Y-轴工作台布置为沿输送工件方向而平行于X方向，并且放置在以直立方式布置的支承底座的Y方向两端的支承框架之间。相应地，可能相对地减少部件安装装置在X方向的外部尺寸以便获得紧凑配置。也有可能引人注目地减少每一条生产线的设备成本。此外，由于支承框架的上端的位置低于工人眼睛的高度，有可能从上面通过Y-轴工作台之间的空隙，在视觉上确定操作头在两侧的操作状况。相应地，有可能容易地确认操作状况，而在维护和检查中的可操作性由此得到改进。此外，由于总体高度尺寸设定为低于工人眼睛的高度，相应于支承底座和支承框架高度尺寸的减少刚性也有改进。这样，有可能改进安装精度。
同时，当Y-轴工作台在其下部包括活动部分而X-轴工作台在其下部包括活动部分并且操作头固定在X-轴工作台的下部，操作头以悬挂形式从Y-轴工作台和X-轴工作台支承。相应地，有可能达到紧凑的配置而工作头同时获得高的支承刚性。
同时，当X-轴工作台固定在Y-轴工作台的活动部分上，而布置Y-轴工作台的间隔设定为少许大于X-轴工作台的长度，X-工作台被支持在其中间部分上，并且从而有可能当操作头在其两端之间移动时增加支承刚性，并且保证有足够空间供Y-轴工作之间在视觉上进行确认而且在部件安装装置的X方向获得紧凑的尺寸。
同时，当X-轴工作台在其两端包括引导部分以便可活动地支持布置在其下部的活动部分，并且有线性马达设置在活动部分行动路线的上面和在两侧的引导部分之间以便驱动和定位活动部分，有可能利用具有垂直尺寸较小(很容易实现)的线性马达减少X-轴工作台的垂直尺寸。相应地，有可能将操作头的操作高度尽可能地提高而同时降低支承框架的上端高度。如此，有可能保证高度的可工作性。
同时，当部件供应单元布置在支承底座Y方向的一侧或两侧，而操作头在活动部分下面紧接位置上包括升降机构，并且当具有多个喷嘴的喷嘴单元设置在升降机构下面，有可能减少操作头本身的垂直高度以便通过抽吸固定并从而安装部件。相应地，有可能通过尽可能使操作头升高而提高安装操作的高度，而同时降低支承框架上端的高度。此外，由于喷嘴单元包括多个喷嘴，有可能保证高度可工作性。
同时，当多个喷嘴布置成为可以通过同时地在部件供应单元用抽吸执行固定，有可能在一次移动操作头到部件供应单元和升降喷嘴单元的循环中夹持多个部件。相应地有可能改进安装效率。
同时，当喷嘴包括一个用于选择性地传送升降机构的升降操作到所要求的喷嘴上的选择机构，有可能通过简单地用升降机构升降选择机构操作所要求的喷嘴。如此，有可能采用基本和简单的配置有效地实施夹持和安装必须部件的操作。
附图简要说明
图1为按照本发明一个实施例的部件安装装置的侧视图；
图2为按照本发明一个实施例的部件安装装置的平面图；
图3为按照本发明一个实施例的部件安装装置的立体图；
图4A和4B显示按照本发明一个实施例的部件安装装置中的Y-轴工作台，其中图4A为总体立体图，而图4B为具有沿图4A中IVB-IVB线剖面的立体图；
图5为按照本发明一个实施例从下方斜视观察的部件安装装置中的X-轴工作台的总体立体图；
图6为按照本发明一个实施例的部件安装装置中的X-轴工作台的立体图，其中具有取自沿图5中VI-VI线的剖面；
图7为按照本发明一个实施例的部件安装置的安装头，从下方斜视观察并具有部分剖面的立体图。
具体的实施方式
现在，在部件安装装置上应用本发明部件安装装置的实施例以便在衬底上安装电子部件将参照图1到图7予以描述。
在图1到图3中显示本实施例的部件安装装置1的总体配置，门式支承框架3以直立形式布置在支承底座2的从后到前方向(Y方向)的两端上，并且这些支承底座2和支承框架3集体地构成部件安装装置1的壳体4。壳体4如此布置，使支承框架3的上端高度H位于工人W的眼睛E高度以下。例如，从地面到眼睛的高度E假定约1550mm，而从地面到支承框架3上端的高度H设定在1250到1350mm的范围。换言之，如果H设定太低，安装位置变得太低而使工人执行各种操作时可工作性降低。反之，当高度设定太高时，对于较矮的工人W很难在视觉上确认安装状态。相应地，上述比例认为是适当的。
在支承底座2上从后到前方向(Y方向)大约中间部分上，布置衬底输送-定位单元6(工件输送-定位单元)，它配置为输送和定位衬底5(工件)以便在此按照从左到右方向(X方向)安装部件。还有，右面和左面的部件供应单元7布置在支承底座2的前端。各部件供应单元7装载多个(在所阐明的例子中有12件)平行的部件供应小盒8。各部件供应小盒8配置为可容纳许多部件并且顺序地把部件供应到预定部件供应位置。注意，可以在部件供应单元7中放置配置为供应容纳部件托盘的托盘送料器代替部件供应小盒8。同时，在衬底输送-定位单元6附近的部件供应单元7的侧面部分上布置部件识别器9，以便识别从部件供应单元7中挑出的部件。
一对Y-轴工作台10设置在支承底座2前后两端上的两支承框架3上端之间。如图4A和图4B详细地显示，Y-轴工作台包括具有低门形截面的梁形主体。活动部分10d可移动地通过线性引导件10c支承在布置在主体框架10a两侧下端的导轨10b上。还有，Y-轴工作台10配置为可以通过利用丝杠机构10f(由驱动马达10e操作)移动和定位活动部分10d。
X-轴工作台11的中间部分附着和固定在Y-轴工作台10活动部分10d的下表面上。相应地，布置在一对Y-轴工作台10之间的间隔设定为少许大于X-轴工作台11的长度。如图5和图6所示，X-轴工作台11包括具有平坦门形截面的刚性梁形主体框架11a。活动部分11d可移动地支承在通过线性引导件11c布置在主体框架11a两侧下端上的导轨道11b上。还有，X-轴工作台11配置为可以利用容纳在主体框架11a内部空间中的线性马达11e在活动部分11d行动路线上移动和定位活动部分11d。活动部分11d的位置通过读取固定在主体框架11a侧面上的线性刻度11f(还有固定在活动部分11d一侧的读取器11g)进行探测。还有，在主体框架11a两端附近的两侧设置挡块11h，以便限定活动部分11d的活动终点。
配置为在部件供应单元7中夹持部件和将部件安装在衬底5上的安装头(操作头)12附着在X-轴工作台11活动部分11d的下表面上。如图7所示，安装头12包括在X-轴工作台活动部分紧接下方位置上的升降机构13。用于通过抽吸固定部件的喷嘴单元14布置在升降机构13在Y方向(在部件供应单元7旁边)一侧。同时，用于升降机构13和喷嘴单元14的驱动控制单元15布置在升降机构13在Y方向的另一侧。还有，衬底识别器16和其照明装置16a固定在喷嘴单元14的一个侧面部分上。
升降机构13包括由驱动马达13a转动的滚珠丝杠13b组成的丝杠机构，和与其接合的螺帽件13c。升降部分13d联结在螺帽件13c上。
五个喷嘴17平行于X方向排列而两组喷嘴阵列布置在喷嘴单元14中。总计拾个喷嘴17均可动地在垂直方向被支承，并且由弹簧18在上部活动端支承以便可以向下移动。还有，在喷嘴17群的上部，布置连接于升降机构13升降部分13d的选择机构19，以便一起升降，并且配置为可以选择性地传递这样向下的运动到各喷嘴上。
该选择机构19包括设置对应于各喷嘴17的10个气缸室21的气缸体20。接合喷嘴上端的推力轴23延伸在活塞22之外，而活塞布置在气缸室21内部，弹簧24用来使活塞22向下移动。相应地，当压缩空气引入对应于喷嘴17(随着升降机构13的向下运动而承受向下运动)的气缸室21上部时，喷嘴17与气缸体20一起通过活塞22和推力轴23而被向下推动。同时，当活塞22在对应气缸室21内部向上运动时，其余喷嘴17通过弹簧18提供的推力保持夹持在上部移动端。如此方式下，选择机构19配置为选择要求操作的喷嘴17。各喷嘴17的布置间隔设定为对应于部件供应单元7中部件供应小盒8的平行间隔，使喷嘴17每一次通过抽吸附着多个部件。
在此，在图7中，参考数字25为用于校正喷嘴17围绕轴心旋转位置的θ-轴驱动马达，它配置为可以通过齿条-小齿轮机构26和滑块杠杆机构27(这些机构细节省略)调整各喷嘴17旋转位置。
按照上述配置的部件安装装置1，单独的部件安装装置1通过利用多个安装头12(其中各安装头12独立地通过Y-轴工作台10和X-轴工作台11移动和定位)执行安装部件的操作。因此，有可能引人注目地改进部件的安装效率。还有，由于部件安装装置1不是设计为在单独的工作台上提供多个安装头12，各安装头12对于由于其它安装头12的安装操作有关的振动之类互相不敏感。如此，有可能保证安装精度。
此外，在所阐明的例子中，安装头12的喷嘴单元14包括总计10个喷嘴17，它由平行于X方向排列的5个喷嘴17组成而两组喷嘴阵列布置在Y方向。相应地，在移动安装头12到部件供应单元7的一次循环中，安装头12最多一次夹持10个部件。相应地有可能进一步改进安装效率。
还有，虽然如上所描述，部件安装装置1包括多个安装头12，部件安装装置1配置为沿从右到左方向(X方向，这是输送衬底的方向)平行布置Y-轴工作台10，从而使Y-轴工作台10两端沿从后到前方向处于以直立方式布置的支承框架3之间。如此方式下，有可能配置部件安装装置成为在X方向上具有紧凑的外部尺寸，并且引人注目地减少安装生产线的设备成本。此外，虽然部件安装装置1如上所述地包括多个安装头12，支承框架3上端高度H设定为低于工人W的眼睛E。相应地，有可能在两侧从上面通过两Y-轴工作台10之间的间隔在视觉上确认安装头12的操作状况。相应地，有可能容易地确认操作状况，从而在维护和检查中的可操作性由此得到改进。此外，由于总体高度尺寸设定为低于工人眼睛的高度，相应于支承底座2和支承框架3高度尺寸的减少刚性也有改进。这样，有可能改进安装精度。
此外，活动部分10d设置在Y-轴工作台10的下表面上而X-轴工作台11的中间部分附着在活动部分10d上。同时，活动部分10d设置在该X-轴工作台11的下表面上而安装头12附着在活动部分10d下表面上。这样，安装头12以悬置方式支承在Y-轴工作台10和X-轴工作台11下面。相应地，有可能获得紧凑的配置而同时达到安装头12的高度的支承刚性。此外，由于X-轴工作台11支承在中间部分上，有可能当安装头12在X-轴工作台11两端之间移动时增加支承刚性，并且在两Y-轴工作台10之间保证有足够空间供视觉确认。
在数字例子说明方面，例如当X-轴工作台11的长度大约为450mm时，有可能减少部件安装装置1在X方向的外部尺寸到大约900mm。同时，当Y-轴工作台10的宽度尺寸大约为200mm时，有可能在两侧从上方通过两Y-轴工作台之间约250mm的间隔在视觉上确认安装头的操作状况。
此外，在该实施例中，X-轴工作台11配置为可移动地用布置在主体框架11a(具有平坦的截面尺寸)两侧下端上的导轨11b支承活动部分10d。同时，具有较小垂直尺寸的线性马达11e(容纳在活动部分11d行动路线上方主体框架11a的内部空间中)配置为可以驱动和定位活动部分11d。相应地，有可能减少X-轴工作台11的垂直尺寸，并且因此有可能通过使安装头尽可能地高而提高安装操作的高度同时降低支承框架3上端的高度。如此，有可能保证高度的可工作性。
此外，安装头12包括在X-轴工作台11活动部分10d紧接下方位置上的升降机构13。同时，用于通过抽吸附着部件的喷嘴单元14设置在该升降机构13前面部分上，而升降机构13和喷嘴单元14的驱动控制单元15布置在升降机构13的背面部分上。相应地，有可能减少安装头12本身的垂直尺寸。因此，有可能通过使安装头尽可能地高而提高安装操作的高度同时降低支承框架3上端的高度。如此，有可能保证高度的可工作性。
此外，由于喷嘴单元14包括用于选择性地传递升降机构13的升降操作到所要求喷嘴17的选择机构19，有可能简单地用升降机构13通过升降喷嘴单元14的选择机构19而操作所要求的喷嘴17。如此，有可能用简单和最少的配置有效地执行夹持和安装必要的部件的操作。
工业应用可能性
如以上描述，按照本发明的部件安装装置包括用于执行操作的多个操作头，并且因此适合于引人注目地改进操作效率。此外，各操作头配置为独立地操作并且因此互相对于相关操作的振动之类不敏感。相应地，本发明的部件安装装置也适合于保证操作精度。还有，当部件操作装置包括多个操作头，Y-轴工作台处于支承框架之间，这些框架以直立形式按平行于输送工件方向的X方向布置在支承底座的Y方向的两端上。相应地，本发明的部件安装装置适合于相对地减少部件安装装置在X方向的外部尺寸以便获得紧凑配置。此外，本发明部件安装装置也适合于引人注目地减少每一条生产线的设备成本。

Claims (7)

1.一种部件安装装置，包括：
工件输送-定位单元(6)，其沿X方向布置在输送和定位工件(5)的支承底座(2)上；
支承框架(3，3)，以直立方式按正交于X方向的Y方向布置在支承底座(2)的两端上；
多个Y-轴工作台(10，10)，以适当的间隔设置在两支承框架(3，3)的上端之间；
X-轴工作台(11)，附着在各Y-轴工作台(10)的活动部分(10d)上；和
操作头(12)，附着在X-轴工作台(11)的活动部分(11d)上，以便对于工件输送-定位单元(6)上的工件执行操作，
其中，支承框架(3，3)的上端位于工人(W)的眼睛(E)以下。
2.按照权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，Y-轴工作台(10)包括在其下部的活动部分(10d)，X-轴工作台(11)包括在其下部的活动部分(11d)，而操作头(12)附着在X-轴工作台(11)活动部分(11d)的下部。
3.按照权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，X-轴工作台(11，11)的中心部分附着在Y-轴工作台(10，10)的活动部分(10d)上，并且布置Y-轴工作台(10，10)的间隔设定为少许大于X-轴工作台(11)的长度。
4.按照权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，X-轴工作台(11)包括设置在其两侧的引导部分(11c)，以便可移动地支承布置在其下部的活动部分(11d)，和布置在活动部分(11d)行动路线上侧和在两侧的引导部分(11c)之间的线性马达(11e)，以便驱动和定位活动部分(11d)。
5.按照权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，部件供应单元(7)布置在支承底座(2)上沿Y方向的一侧或两侧，操作头(12)包括在X-轴工作台(11)活动部分(11d)紧接下方位置上的升降机构(13)，而具有多个喷嘴(17)以便通过抽吸而在部件供应单元(7)中附着部件的喷嘴单元(14)设置在升降机构(13)的侧面。
6.按照权利要求5所述的部件安装装置，其特征在于，多个喷嘴(17)布置在喷嘴单元(14)中，以便能够通过抽吸同时地在部件供应单元(7)中执行附着操作。
7.按照权利要求6所述的部件安装装置，其特征在于，喷嘴单元(14)包括选择机构(19)，以便选择性地传递升降机构(13)的升降操作给所要求的喷嘴(17)。
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