JP2004158743A

JP2004158743A - Component holding device

Info

Publication number: JP2004158743A
Application number: JP2002324749A
Authority: JP
Inventors: Masaru Saito; 勝斉藤; Hiroshi Anzai; 洋安西; Naoyuki Hachiman; 直幸八幡
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03
Also published as: CN1499572A; CN1321435C

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the control precision of a pressurizing force with respect to a component holding device which is mounted on a component transfer device used for transferring components in assembling the components. <P>SOLUTION: The component holding device is provided with a suction nozzle 12 which holds a component by means of its front end section by suction, a moving body 14 which is supported in a vertically movable state, and a first vertically moving means 20 which drives the moving body 14 in the vertical direction. The device is also provided with a second vertically moving means 30 which is installed to the moving body 14 and, at the same time, drives the nozzle 12 in the vertical direction from the moving body 14; a pressurizing force detecting means 15 which detects the pressurizing force of the front end section of the nozzle 12; and an action control means 60 which controls the actions of the first and second vertically moving means 20 and 30. The control unit 60 has a pressurization correcting and controlling section which drives the second vertically moving means 30 upward based on the pressurizing force detected by means of the pressurizing force detecting means 15 when the first vertically moving means 20 drives the moving body 14 downward. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品保持装置に係り、特に、部品の組み付け時の移送を行う部品移送装置に搭載される部品保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、図５に示すように、上下方向に駆動する可動ステージ１１１を有する一軸テーブル１１２と、可動ステージ１１１に対して駆動源を有さない一軸テーブル１１３を介して上下動可能に支持された吸引ノズル１１４と、この吸引ノズル１１４が保持する部品Ｃの加圧力を検出するロードセル１１５と、吸引ノズル１１４及びこれを支持する構成をロードセル１１５側に引き寄せて吸引ノズル１１４等の自重の影響を相殺する引っ張りバネ１１９と、吸引ノズル１１４とロードセル１１５との間に設けられた圧縮バネ１１６と、ロードセル１１５の出力から吸引ノズル１１４の加圧力を検出する検出部１１７と、検出圧力に基づいて一軸テーブル１１２の上下位置を制御するコントローラ１１８とを備える部品保持装置１１０が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３３０７９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された先行技術は、可動ステージ１１１上において、一軸テーブル１１３により吸引ノズル１１４を上下動可能とし、ロードセル１１５による加圧力検出を行う構成のため、リアルタイムでの加圧力変化に追従する加圧力の制御が可能となるが、可動ステージ１１１の駆動重量が大きくなり、例えば、可動ステージの停止，迅速な上昇と下降の動作切り替え等は困難となり、応答性が低下するという不都合があった。このため、目標となる加圧力を超過するおそれがあり、高精度な加圧力の設定が困難となるという不都合があった。
【０００５】
本発明は、加圧力の設定精度の向上をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、先端部で部品を吸着保持する吸着ノズル（１２）と、上下動可能に支持された移動体（１４）と、移動体を上下方向に駆動する第一の上下動手段（２０）と、移動体に装備されると共に当該移動体から吸着ノズルを上下方向に沿って駆動する第二の上下動手段（３０）と、吸着ノズルの先端部の加圧力を検出する加圧力検出手段（１５）と、第一及び第二の上下動手段の動作制御を行う動作制御手段（６０）とを備え、動作制御手段が、第一の上下動手段による移動体の下降駆動の際に，加圧力検出手段の検出加圧力に基づいて第二の上下動手段を上昇駆動させる加圧補正制御部を有する、という構成を採っている。
【０００７】
上記構成では、第一の上下動手段により移動体の下降駆動が行われ、これに伴い第二の上下動手段及び吸着ノズルが下降する。そして、吸着ノズルの先端部が下方に当接すると、加圧力検出手段により加圧力の上昇が検出される。これにより、第二の上下動手段が吸着ノズルを上昇駆動し、加圧力の増加が抑制或いは回避される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、上下方向に沿った軸を中心に吸着ノズルの回転角度調節を行う回転角度調節手段（５０）を備える、という構成を採っている。
【０００９】
上記構成では、請求項１記載の発明と同様の作用を奏すると共に、吸着ノズル先端部において部品を保持した場合に、回転角度調節手段により吸着ノズルを回転駆動してその向きを調節する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、加圧力検出手段（１５）と吸着ノズルとの間に伸縮可能な弾性体（１７）を介挿し、弾性体を圧縮することで吸着ノズルが加圧力検出手段側に移動する範囲内に，当該吸着ノズルの移動を規制する加圧力検出手段への過荷重防止用ストッパ（１３ａ）を設ける、という構成を採っている。
【００１１】
上記構成では、請求項１又は２記載の発明と同様の作用を奏すると共に、吸着ノズル先端部で加圧作業を行う際に、吸着ノズルは弾性体を圧縮しながら加圧力検出手段側に移動し、吸着ノズル先端部に生じる加圧力に等しい弾性力を加圧力検出手段に付加することとなる。
一方、加圧力検出手段はその荷重検出精度に応じて耐久測定範囲が決まっているのが通常である。
そこで、吸着ノズルが加圧力検出手段へ接近移動する範囲内で、当該接近応じて増加する弾性力が上記耐久荷重を超えないような位置で吸着ノズルの移動を規制する過荷重防止用ストッパを設け、加圧力検出手段の保護を図っている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、動作制御手段（６０）は、吸着ノズルが非加圧時且つ非吸着時であるときの加圧力検出手段の出力を基準値として記憶する基準記憶部を備え、加圧補正制御部は基準値からの変化に基づいて第二の上下動手段を上昇駆動させる、という構成を採っている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明と同様の作用を奏すると共に、基準記憶部により、吸着ノズルが非加圧時であって非吸着時であるときの加圧力検出手段の出力を基準値として記憶する。非加圧時であって非吸着時である場合とは、例えば、装置の主電源投入時、作業の開始の入力直後であっても良いし、加圧と吸引を検出により判断しても良いし、加圧と吸引の動作指令の有無から判断しても良い。
そして、記憶後は、加圧力検出手段の出力に基づく検出加圧力から基準値に基づく加圧力を減じた加圧力が吸着ノズルの先端部に生じている実際の加圧力としとして第二の上下動手段の動作制御が行われる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の発明と同様の構成を備えると共に、第二の上下動手段は、その上下いずれかの駆動により加圧当接して上下動を行う対象物の移動を規制する移動規制手段を有し、動作制御手段の加圧補正制御部は、検出加圧力が所定の下降時閾値を超える場合に第二の上下動手段の上昇駆動を開始する動作制御を行い、動作制御手段が、第一の上下動手段の駆動開始から加圧補正制御部よる動作制御の開始までの間、移動規制手段の加圧当接により第二の上下動手段の上下動を行う対象物の移動を規制する動作制御を行う下降時ノズル保持制御部を有する、という構成を採っている。
【００１５】
上記「その上下動を行う対象物」とは、第二の上下動手段が上下駆動する対象物、即ち吸着ノズルをいう。さらに、第二の上下動手段が吸着ノズルを保持するための手段を介して駆動を行う場合には、当該保持手段を含むものとする。
また、下降時閾値とは、例えば、加圧目標値をいう。
上記構成では、請求項１，２，３又４記載の発明と同様の作用を奏すると共に、第一の上下動手段の駆動開始時において下降時ノズル保持制御部の動作制御により第二の上下動手段が吸着ノズルを含むその移動対象物を移動規制手段の加圧当接により固定する。
そして、吸着ノズルを下降させて先端部に生じる加圧力が下降時閾値を超えたときに加圧補正制御部の動作制御により吸着ノズルを含むその移動対象物を上昇駆動し、加圧力の低減を図る。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明と同様の構成を備えると共に、動作制御手段が、第一の上下動手段による移動体の上昇駆動の際に，加圧力検出手段の検出加圧力が所定の上昇時閾値以下となる場合に、移動規制手段の加圧当接により第二の上下動手段の上下動を行う対象物の移動を規制する動作制御を行う上昇時ノズル保持制御部を有する、という構成を採っている。
【００１７】
上記上昇時閾値とは、例えば加圧目標値、或いはこれより幾分低い値とする。上記構成では、請求項５記載の発明と同様の作用を奏すると共に、第一の上下動手段により移動体が上昇され、吸着ノズルの先端部が加圧状態から解放されてその検出加圧力が上昇時閾値以下まで低減すると、上昇時ノズル保持制御部の動作制御により第二の上下動手段が吸着ノズルを含むその移動対象物を移動規制手段側に加圧して固定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態の全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態たる電子部品保持装置１０は、例えば、半導体チップのような小型の電子部品Ｃを保持し、所定の取り付け対象物に対して上方から保持した電子部品Ｃを所定の加圧力で加圧するために使用される。
電子部品保持装置１０は、図１に示すように、Ｘ−Ｙ移動機構（図示略）に支持された本体フレーム１１と、先端部で電子部品Ｃを吸着保持する吸着ノズル１２を備えるノズルホルダ１３と、上下動可能に本体フレーム１１に支持された移動体としての可動ブラケット１４と、可動ブラケット１４を上下方向に駆動する第一の上下動手段２０と、可動ブラケット１４に設けられると共に当該可動ブラケット１４からノズルホルダ１３を上下方向に沿って駆動する第二の上下動手段３０と、吸着ノズル１２の先端部に吸気を供給する吸気供給手段４０と、吸着ノズル１２の先端部おける加圧力を検出する加圧力検出手段としてのロードセル１５と、上下方向に沿った軸を中心に吸着ノズル１２の回転角度調節を行う回転角度調節手段５０と、後述する空気軸受け３６から排気される空気の吸着ノズル１２の先端部側への流出を防止する遮蔽板１６と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段６０とを備えている。以下に各部を詳説する。
【００１９】
（本体フレーム）
本体フレーム１１は、前述のようにＸ−Ｙ移動機構に搭載され、電子部品保持装置１０の全体構成（動作制御手段６０及び遮蔽板１６を除く）と共にＸ−Ｙ平面（水平面）に沿って，例えば電子部品Ｃの受け取り位置や組み付けを行う位置に搬送される。
【００２０】
（可動ブラケット）
可動ブラケット１４は、本体フレーム１１の下部においてリニアガイド１７を介して上下動可能に支持されている。この可動ブラケット１４は、本体フレーム１１に設けられた第一の上下動手段２０により上下方向に駆動される。
【００２１】
（第一の上下動手段）
第一の上下動駆動手段２０は、本体フレーム１１の上部において下方に出力軸を向けた状態で配設された回転駆動式の上下動モータ２１と、その回転角度量を検出するエンコーダ２２と、上下動モータ２１の出力軸にカップリングを介して連結され，上下方向に沿った状態で回転自在に本体フレーム１１に支持されたボールネジシャフト２３と、このボールネジシャフト２３に係合する可動ブラケット１４に固定されたボールネジナット２４と、可動ブラケット１４と本体フレーム１１とを連結する下降防止用バネ２５とを有している。
上記構成により、上下動モータ２１の回転駆動により回転角度量に応じて可動ブラケット１４の上下方向の位置決めを行う。また、上記エンコーダ２２は、その検出信号が動作制御手段６０に出力され、動作制御手段６０は、これに基づいて可動ブラケット１４の現在位置を認識し、上下動モータ２１の動作制御を行う。
また、下降防止用バネ２５は、常時可動ブラケット１４に上方への張力を付勢しており、上下動モータ２１の非使用時或いは停電等による不慮の非通電時においてその出力軸がフリーとなった場合に、可動ブラケット１４が下降することを防止している。
【００２２】
（吸着ノズル及びノズルホルダ）
吸着ノズル１２は、先端部が先細に形成された管状体であり、当該先端部を電子部品Ｃに向けた状態で吸着保持が行われる。吸着ノズル１２の基端部はノズルホルダ１３に連結されている。
ノズルホルダ１３は、その一端部で吸着ノズル１２を装着する筒状体であり、その他端部にはフランジ状の鍔部１３ａが形成されている。ノズルホルダ１３は後述する上下動可能な吸気供給管４１に保持され、かかる吸気供給管４１と共にノズルホルダ１３が上方移動する際にその鍔部１３ａが所定位置以上の上方移動を規制する過荷重防止用ストッパとなる。これにより、ロードセル１５への過度の荷重の付加を防止し、その保護を図っている。
【００２３】
（吸気供給手段）
吸気供給手段４０は、第二の上下動手段３０により上下動可能に支持されると共にその下端部においてノズルホルダ１３を保持する吸気供給管４１と、この吸気供給管４１の上端部に連結された可動体４２と、この可動体４２を介して吸気供給管４１と接続される吸気供給チューブ４３とを備えている。
【００２４】
上記吸気供給管４１は、その長手方向が上下方向と平行となるように後述する第二の上下動手段３０の回転ケース３１に支持されている。さらに、吸気供給管４１は、その外部にその長手方向に沿ってスプライン溝が形成され、回転ケース３１に設けられたスプラインナット３２と係合している。一方、回転ケース３１は上下方向に沿った中心線を軸に回転可能に可動ブラケット１４に支持されており、吸気供給管４１は回転ケース３１に対して上下動を行うことが可能であると共に回転ケース３１の回転と共に回転動作を行う。
【００２５】
可動体４２はその内部に屈曲した吸気経路が形成されており、可動体４２の側面に連結された吸気供給チューブ４３から下端部に連結された吸気供給管４１に吸気を供給する。また、可動体４２の上面には後述する圧縮バネ１７の下端部が当接する受け凹部が形成されている。
吸気供給チューブ４３は、一端部が可動体４２に接続され、他端部が吸気供給源たる吸気ポンプ或いはエジェクター等（図示略）に接続されている。
【００２６】
（第二の上下動手段）
第二の上下動手段３０は、可動ブラケット１４の内側下部において上下方向を中心に回転可能且つ上下動可能に支持された回転ケース３１と、回転ケース３１の上端部において当該回転ケース３１の中心線に沿って固定連結された支軸３３と、この支軸３３を介して回転ケース３１を可動ブラケット１４に対して上下方向に駆動するボイスコイルモータ３４と、回転ケース３１の上下動移動範囲を設定する上下移動範囲設定手段３５とを備えている。
【００２７】
回転ケース３１は、内部中空であってその下部外径が上部よりも小径に形成された回転体形状に形成されている。かかる回転ケース３１の下部は、可動ブラケット１４に設けられた空気軸受け３６により上下方向を中心として回転及び上下動可能に支持されている。空気軸受け３６は、回転ケース３１の下部の外径よりわずかに大きな内径のスリーブであって、回転ケース３１との隙間に空気を供給することで回転ケース３１をその中心位置に保持することができる。かかる空気軸受け３６は非接触で回転ケース３１を支持するので摩擦の発生がなく、回転ケース３１を円滑に回転及び上下動させることが可能である。
【００２８】
さらに、回転ケース３１は、その内側上部に格納室が形成され、格納室から下端部まで貫通する貫通穴が形成されている。かかる貫通穴には前述したスプラインナット３２が設けられ、貫通穴に挿通された吸気供給管４１を上下動可能に支持している。また、このスプラインナット３２により、回転ケース３１の回転と共に吸気供給管４１を回転させることができる。
回転ケース３１の格納室の内側上面中央には、加圧力検出手段としてのロードセル１５が配設されている。ロードセル１５は、その感圧部が下方に向けられており、かかる感圧部には、前述した可動体４２の上部に配置される弾性体としての圧縮バネ１７のさらに上端部に設けられた当接部材１８の上部突起が当接している。圧縮バネ１７は、可動体４２が図示の如く最下位置にある場合であっても常時当接部材１８がロードセル１５の感圧部に当接して予圧を付加するような自然長のものが使用される。かかる構成により、吸着ノズル１２の先端部において加圧が行われると、その加圧力がロードセル１５に伝わり、検出することが可能である。
また、吸着ノズル１２，ノズルホルダ１３，吸気供給管４１，回転ケース３１，支軸３３及びロードセル１５は全て同一軸上に配設されているので、吸着ノズル１２の先端部からの押圧力は直接的に損失なくロードセル１５に伝達されるのでより高い精度で吸着ノズル１２の先端加圧力を検出することが可能である。
【００２９】
支軸３３は、その下端部が回転ケース３１に連結されると共に可動ブラケット１４の上方まで貫通し、その長手方向が上下方向に平行となるように可動ブラケット１４の内側上部に配設されたボイスコイルモータ３４に支持されている。かかるボイスコイルモータ３４は、支軸３３に固定連結されたボビン３４ａと、ボビン３４ａの上面の周縁部に固定装備されたコイル３４ｂと、可動ブラケット１４に固定されたケーシング３４ｃと、ケーシング３４ｃに固定されると共にコイル３４ｂの内側に遊挿され且つその中心穴に支軸３３が嵌挿された筒状ヨーク３４ｄと、ケーシング３４ｃに固定されると共にその内側にコイル３４ｂが遊挿された筒状マグネット３４ｅとを備えている。かかるボイスコイルモータ３４は、動作制御手段６０の動作制御に従ってコイル３４ｂ及びボビン３４ａを介して支軸３３を上下方向に駆動することができ、吸着ノズル１２の加圧力制御に使用される。なお、ボイスコイルモータ３４は支軸３３を上下方向に駆動するが、支軸３３の回転動作を妨げるものではなく、支軸３３を介する吸着ノズル１２の回転角度調節は円滑に行うことが可能である。
【００３０】
上下移動範囲設定手段３５は回転ケース３１及び吸着ノズル１２の移動規制手段として機能し、ボイスコイルモータ３４の上方と下方において支軸３３と一体的に形成された上部フランジ３５ａ及び下部フランジ３５ｂと、上部フランジ３５ａの上面に対向した状態で可動ブラケット１４に設けられたスラスト軸受け３５ｃと、下部フランジ３５ｂの下面に対向した状態で可動ブラケット１４に設けられたスラスト軸受け３５ｄとを備えている。
ボイスコイルモータ３４により支軸３３が上方に駆動され、上記上部フランジ３５ａがスラスト軸受け３５ｃに当接する際の位置が回転ケース３１の上限位置であり、支軸３３が下方に駆動され、下部フランジ３５ｂがスラスト軸受け３５ｄに当接する際の位置が回転ケース３１の下限位置となる。また、各スラスト軸受け３５ｃ，３５ｄにより、各フランジ部３５ａ，３５ｂが当接状態にあっても支軸３３の回転動作を円滑に行うことが可能である。
【００３１】
（回転角度調節手段）
回転角度調節手段５０は、第二の上下動手段３０の支軸３３の上端部にカップリングを介して支軸３３と同心で連結されたスプラインシャフト５１と、その下端部内側に設けられたスプラインナット５２を介してスプラインシャフト５１を上下動可能に支持する筒状軸体５３と、この筒状軸体５３の上端部にカップリングを介して出力軸が連結され且つ本体フレーム１１の上部に配設された角度調節モータ５４と、この角度調節モータ５４の回転角度量を検出するエンコーダ５５とを備えている。
【００３２】
スプラインシャフト５１と筒状軸体５３と角度調節モータ５４の出力軸とはとは全て同心であり、その結果、これらと支軸３３，回転ケース３１，吸気供給管４１及び吸着ノズル１２が全て同心となる。
一方、エンコーダ５５は角度調節モータ５４の出力軸の回転角度量を動作制御手段６０に出力しており、これに基づいて動作制御手段６０は角度調節モータ５４に所定の角度量の回転を生じるように回転駆動制御を行う。その結果、角度調節モータ５４の出力軸から筒状軸体５３，スプラインシャフト５１，支軸３３，回転ケース３１，吸気供給管４１及びノズルホルダ１３を介して吸着ノズル１２の回転駆動が行われ、吸着ノズル１２の先端部に吸着保持された電子部品Ｃの向きを調節することが可能である。
【００３３】
（遮蔽板）
遮蔽板１６は、本体フレーム１１の下方においてＸ−Ｙ移動機構に支持されており、本体フレーム１１と共に搬送される。遮蔽板１６は、ノズルホルダ１３の直下位置に当該ノズルホルダ１３が通過する貫通穴が設けられた板状体である。かかる遮蔽板１６は、空気軸受け３６の回転ケース３１との隙間から下方に漏れる空気が吸着ノズル１２の先端まで届かないように遮蔽しつつ、吸着ノズル１２の上下動を可能としている。
【００３４】
（動作制御手段）
動作制御手段６０は、図２に示すように、電子部品保持装置１０の後述する各種機能を実行したり，各動作を実行させる制御プログラムが書き込まれているＲＯＭ６０ａと、制御プログラムに従って上下動モータ２１，ボイスコイルモータ３４，角度調節モータ５４及び吸気供給手段４０等の各部の動作を集中制御するＣＰＵ６０ｂと、ＣＰＵ６０ｂの処理データをワークエリアに格納するＲＡＭ６０ｃとを備えている。
【００３５】
さらに、動作制御手段６０には、その動作制御に必要となるデータの入力設定や動作の開始の指示入力等を行う設定入力手段６４と、各モータ２１，３４，５４に対して動作制御手段６０からの制御信号に従って駆動させる各駆動回路６１，６２，６３と、エンコーダ２２，５５，ロードセル１５の出力を検出信号として動作制御手段６０に入力する各入力回路６５，６６，６７が併設されている。
【００３６】
上記動作制御手段６０は、吸着ノズル１２が非加圧時であって非吸着時である場合のロードセル１５の出力を基準値として初期荷重としてＲＡＭ６０ｃの記憶領域に記憶させる基準記憶部としての制御を行う。吸着ノズル１２が非加圧時であって非吸着時である場合とは、ここでは設定入力手段６４により電子部品Ｃの保持動作の開始を入力された場合をいう。その他、装置の主電源の入力時であっても良い。
また、上記初期荷重は、主に、圧縮バネ１７の自然長からの撓み量に起因する予圧荷重によるものである。
【００３７】
さらに、動作制御手段６０は、第一の上下動手段２０により可動ブラケット１４が予め設定された目標位置へ下降駆動している際に，ロードセル１５の検出加圧力が前述した初期荷重と下降時閾値の合計を超えた場合或いは超えそうな場合に超えない範囲まで第二の上下動手段３０のボイスコイルモータ３４により回転ケース３１を上昇駆動させる加圧補正制御部としての制御を行う。
下降時閾値はここでは加圧目標値とし、予め設定入力手段６４から入力され、ＲＡＭ６０ｃの所定の記憶領域に記憶される。また同様に、可動ブラケット１４の下降目標位置も予め設定入力手段６４から入力され、ＲＡＭ６０ｃの所定の記憶領域に記憶される。かかる目標位置は、電子部品Ｃの吸着を行う場合には、吸着ノズル１２の先端位置が電子部品Ｃの上面よりも低い位置とされ、電子部品Ｃを目標となる取り付け面に加圧する場合には、吸着保持された電子部品Ｃの下面が取り付け面よりも下方とされる。
【００３８】
さらに、動作制御手段６０は、第一の上下動手段２０による可動ブラケット１４の下降駆動の開始から加圧補正制御部としての動作制御の開始までの間、下部フランジ３５ｂとスラスト軸受け３５ｄとの加圧当接により回転ケース３１の移動を規制する動作制御を行う下降時ノズル保持制御部としての制御を行う。
【００３９】
また、動作制御手段６０は、第一の上下動手段２０により可動ブラケット１４が上昇目標位置まで上昇駆動されている際に，ロードセル１５の検出加圧力が初期荷重と所定の上昇時閾値との合計値以下或いは未満となる場合に、上部フランジ３５ａとスラスト軸受け３５ｃとの加圧当接により回転ケース３１の移動を規制する動作制御を行う上昇時ノズル保持制御部としての制御を行う。
なお、上昇時閾値はここでは加圧目標値と等しいか或いはそれより幾分低い値とする。かかる上昇時閾値は、予め設定入力手段６４から入力され、ＲＡＭ６０ｃの所定の記憶領域に記憶される。また同様に、可動ブラケット１４の上昇目標位置も予め設定入力手段６４から入力され、ＲＡＭ６０ｃの所定の記憶領域に記憶される。なお、上昇目標位置は、例えば、Ｘ−Ｙ移動機構により電子部品保持装置１０が移動される際に、吸着ノズル１２が周囲に衝突しない高さとされる。
【００４０】
（電子部品保持装置の動作説明）
上記構成からなる電子部品保持装置１０の動作を説明する。電子部品保持装置１０の動作の内、吸着ノズル１２の下降動作については図３のフローチャートに基づいて説明し、吸着ノズル１２の上昇動作については図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
電子部品保持装置１０は、Ｘ−Ｙ移動機構により吸着保持すべき電子部品Ｃの上方に位置決めされる。
そして、設定入力手段６４から動作の開始が入力されると、まず、動作制御手段６０は、ノズル１２の先端が非吸着且つ非加圧状態でロードセル１５にかかるプリセット圧力を検出し、これを初期荷重として記憶領域に記憶する（ステップＳ１１：基準記憶部としての制御）。
【００４２】
次に、動作制御手段６０の制御に従い、第一の上下動手段２０の上下動モータ２１により可動ブラケット１４を下降目標位置に向けて下降駆動する（ステップＳ１２）。
また、このとき、動作制御手段６０の制御に従い、第二の上下動手段３０のボイスコイルモータ３４により、下部フランジ３５ｂがスラスト軸受け３５ｄに加圧当接するまで下降駆動し、回転ケース３１の上下振動を防止する（ステップＳ１３：下降ノズル保持制御部としての制御）。
【００４３】
可動ブラケット１４の下降動作中において、動作制御手段６０は、ロードセル１５の出力に基づく加圧力の検出値が初期荷重と下降時閾値との合計値を超えるか否かを判断し（ステップＳ１４）、超えない場合には、エンコーダ２２の出力から下降目標位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１５）。到達しない場合には、動作制御手段６０は、再びステップＳ１４の処理に戻る。
一方、可動ブラケット１４の下降により、吸着ノズル１２の先端部が電子部品Ｃに当接すると、ロードセル１５の検出圧力が増加し、初期荷重と下降時閾値との合計値に到達し、超えることとなる。これにより、動作制御手段６０は、第二の上下動手段３０のボイスコイルモータ３４を上昇駆動させる動作制御を行う（ステップＳ１７：加圧補正制御部としての制御）。再び、ステップＳ１４に戻り、動作制御手段６０は、ロードセル１５の検出圧力を、初期荷重と下降時閾値との合計値と比較し、未だ、検出圧力が上回る場合にはさらに第二の上下動手段３０による回転ケース３１の上昇駆動制御を行う（ステップＳ１７）。
そして、検出圧力が下回る場合には、ステップＳ１５に移行し、動作制御手段６０は、可動ブラケット１４の現在位置確認を行う。
【００４４】
可動ブラケット１４が下降目標位置に到達したとの判断がされると、動作制御手段６０は第一の上下動手段２０の駆動を停止する（ステップＳ１６）。これにより、吸着ノズル１２の下降動作制御は終了する。なお、かかる下降動作制御の終了後は、吸着ノズル１２の先端部は電子部品Ｃに目標とする加圧力で当接した状態にあり、動作制御手段６０は、吸気供給手段４０の駆動を開始する動作制御を行い、吸着ノズル１２内を負圧として先端部に電子部品Ｃの吸着を行う。
【００４５】
次に、吸着ノズル１２の上昇動作が行われる。動作制御手段６０は、第一の上下動手段２０の上下動モータ２１により、可動ブラケット１４を上昇目標位置に向けて上昇駆動する（ステップＳ２１）。さらに、動作制御手段６０は、可動ブラケット１４の上昇動作中において、ロードセル１５の出力に基づく加圧力の検出値が初期荷重と上昇時閾値との合計値以下となるか否か判断し（ステップＳ２２）、合計値以下とならない場合には可動ブラケット１４の上昇駆動により合計値以下となるまで絶えず判断を続ける。
【００４６】
かかる可動ブラケット１４の上昇駆動により、吸着ノズル１２に保持された電子部品Ｃの下面が載置された場所から離れる。これにより、ロードセル１５の検出値が初期荷重と上昇時閾値との合計値以下となり、動作制御手段６０は、第二の上下動手段３０のボイスコイルモータ３４により、上部フランジ３５ａがスラスト軸受け３５ｃに加圧当接するまで上昇駆動し、回転ケース３１の上下振動を防止する（ステップＳ２３：上昇ノズル保持制御部としての制御）。
【００４７】
さらに、動作制御手段６０は、エンコーダ２２の出力から上昇目標位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ２４）。到達しない場合には、第一の上下動手段２０の駆動を続けながら、到達するまで動作制御手段６０はエンコーダ２２の出力を確認し続ける。
そして、可動ブラケット１４が上昇目標位置に到達したとの判断がされると、動作制御手段６０は第一の上下動手段２０の駆動を停止する（ステップＳ２５）。これにより、吸着ノズル１２の上昇動作制御は終了する。
【００４８】
その後、吸着ノズル１２の回転角度調節が必要な場合には、設定入力手段６４で予め設定した回転角度に従い、動作制御６０は、回転角度調節手段５０の角度調節モータ５４を駆動する。このとき、動作制御手段６０は、エンコーダ５５の出力に基づく検出角度と設定角度とを比較し、一致するまで角度調節モータ５４の駆動を継続する。
また、その後の電子部品Ｃを目標組み付け位置に搬送し、加圧する動作は上述の場合と同様に行われる。
【００４９】
（実施形態の効果）
上記電子部品保持装置１０では、吸着ノズル１２の先端部における加圧力を絶えずリアルタイムで検出し、その動作制御に反映する構成のため、加圧力制御の高精度化を図ることが可能である。
さらに、電子部品保持装置１０では、下降駆動を第一の上下動手段２０が行い、その際に加圧力の補正のための吸着ノズル１２の上昇駆動を第二の上下動手段３０が行うため、単一の駆動源による正逆方向の切り替え駆動を不要とするため、慣性力の影響を低減し、高い応答性を実現する。従って、吸着ノズル先端部における加圧力を、高い精度で設定することが可能である。さらに、第二の上下動手段３０により補正制御が行われるので、第一の上下動手段２０の構成については高い精度が要求されず、例えば、第一の上下動手段２０の駆動源は高速駆動可能なものを使用することで、より作業の迅速化をも図ることが可能である。
特に、上記構成では、加圧力の調整が弾性バネ等によらず、ボイスコイルモータ３４の駆動により調節されるので、さらなる高精度化が図られている。
また、回転角度調節手段５０の回転角度モータ５４の出力軸から同心で支軸３３，回転ケース３１，吸気供給管４１を介して吸着ノズル１２まで連結されているので、角度調節モータ５４の出力がほぼ直接的に吸着ノズル１２に伝達され、高精度、高応答で角度調節を行うことが可能である。
【００５０】
（その他の事項）
なお、上記動作制御手段６０による動作制御では、吸着ノズル１２の先端部における加圧力を一定として行ったが、特にこれに限らず、例えば、加圧力を徐々に高める等の変化を加えても良い。
また、上記電子部品保持装置１０に組み込まれたロードセル１５が、実際に付与される加圧力に対する出力の線形性が十分ではない場合には、予め線形性の高いロードセルにより組み込まれたロードセル１５の出力特性を測定して動作制御手段６０に記憶すると共に、ロードセル１５の出力から加圧力を求める際に、参照するようにしても良い。
また、動作制御手段６０が、基準記憶部としての制御を行う場合において、上記動作では下降動作の開始時にのみ初期荷重を検出し記憶する場合を例示したが、ロードセル１５が周辺温度や使用頻度に応じて変動する可能性がある場合には、より高い頻度で初期荷重の更新を行うようにしても良い。
【００５１】
また、上記電子部品保持装置１０では、回転ケース３１を空気軸受け３６により支持しているが、回転と直動を可能に支持するボール軸受けを使用しても良い。
また、上記ボイスコイルモータ３４はムービングコイル方式のものを使用しているが、ムービングマグネット方式のものを使用しても良い。
また、可動ブラケット１４の上下動は、上記ボールネジ機構に替えてタイミングベルトとプーリを用いた機構等のように他の運動変換手段を使用しても良い。
また、回転角度調節手段５０の角度調節モータ５４からの出力は、減速ギヤ列やハーモニックドライブ等の減速機構を介して回転ケース３１に伝達する構成としても良い。
【００５２】
また、上記ロードセル１５に加圧力を付与する圧縮バネ１７に替えて微細に高さ調整して形成されたスペーサ等を使用しても良い。この場合、ボイスコイルモータ３４により駆動制御される系が極めて高剛性となり、高応答での加圧力制御が可能となる。但し、圧縮バネ１７によるロードセル１５の保護機能がなくなる。
また、電子部品保持装置１０において、不要であれば回転角度調節手段５０の構成を省略し簡略化を図っても良い。
また、遮蔽板１６は板状体に替えてエアカーテン式のものを使用しても良い。
また、第一の上下動手段２０の下降防止用バネ２５に替えて、停電時に開放される電磁弁により圧縮空気が供給され、可動ブラケット１４を押し上げるエアシリンダ等を使用しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、吸着ノズルの下降動作の際に、下降駆動を第一の上下動手段が行い、その際に加圧力の補正のための吸着ノズルの上昇駆動を第二の上下動手段が行うため、単一の駆動源による正逆方向の切り替え駆動を不要とするため、慣性力の影響を低減し、高い応答性を実現する。従って、吸着ノズル先端部における加圧力を、高い精度で設定することが可能である。
【００５４】
請求項２記載の発明は、回転角度調節手段を備えるので、吸着ノズルに保持された部品の回転角度調節を行うことにより任意の向きに替えることが可能となり、部品の搬送、組み付け等の種々の作業に対応することが可能となる。
【００５５】
請求項３記載の発明は、過荷重防止用ストッパを設けているので、吸着ノズルが加圧力検出手段側への過度の接近が防止され、過度の加圧力が加圧力検出手段が付加されることを回避し、その保護を図ることが可能である。従って、装置全体の保守性を向上することが可能となる。
【００５６】
請求項４記載の発明は、予め吸着ノズルが非加圧時であって非吸着時であるときの検出圧力を基準値として第二の上下動手段の動作制御を行うことから、いわゆる零点補正が行われ、加圧力検出手段の製品ごとの固有のバラつきの影響や、加圧力検出手段の取り付け構造の影響、或いは使用時の気温，湿度等の使用環境による影響等を排除し、より高精度で加圧力を設定することが可能となる。
【００５７】
請求項５記載の発明は、第一の上下動手段による移動体の下降移動に際して第二の上下動手段の移動対象物たる吸着ノズル含む構成が移動体上においてその移動を規制され固定されるので、移動体の移動による慣性力によって不慮の振動の発生が防止され、吸着ノズルの先端位置が固定され、加圧力の安定化が図られる。また、吸着ノズル含む構成を振動や衝撃から効果的に保護することが可能である。
【００５８】
請求項６記載の発明は、第一の上下動手段による移動体の上昇移動に際して第二の上下動手段の移動対象物たる吸着ノズル含む構成が移動体上においてその移動を規制され固定されるので、移動体の移動による慣性力によって不慮の振動の発生が防止され、吸着ノズルの先端位置が固定され、吸着ノズル含む構成を振動や衝撃から効果的に保護することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態たる電子部品保持装置を示す断面図である。
【図２】図１に開示した電子部品保持装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】電子部品保持装置の吸着ノズル下降動作を示すフローチャートである。
【図４】電子部品保持装置の吸着ノズル下降動作を示すフローチャートである。
【図５】従来例の構成図である。
【符号の説明】
１０電子部品保持装置（部品保持装置）
１２吸着ノズル
１３ａ鍔部（過荷重防止用ストッパ）
１４可動ブラケット（移動体）
１５ロードセル（加圧力検出手段）
１７圧縮バネ（弾性体）
２０第一の上下動手段
３０第二の上下動手段
３５上下移動範囲設定手段（移動規制手段）
５０回転角度調節手段
６０動作制御手段
Ｃ電子部品[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a component holding device, and more particularly, to a component holding device mounted on a component transfer device that transfers components during assembly.
[0002]
[Prior art]
In Patent Document 1, as shown in FIG. 5, a single-axis table 112 having a movable stage 111 driven in the vertical direction and a single-axis table 113 having no driving source with respect to the movable stage 111 can be moved up and down. The supported suction nozzle 114, a load cell 115 for detecting the pressing force of the component C held by the suction nozzle 114, and the suction nozzle 114 and the structure supporting the same are drawn toward the load cell 115 to reduce the weight of the suction nozzle 114 and the like. A tension spring 119 for canceling the influence, a compression spring 116 provided between the suction nozzle 114 and the load cell 115, a detection unit 117 for detecting the pressure of the suction nozzle 114 from the output of the load cell 115, and And a controller 118 for controlling the vertical position of the uniaxial table 112. It is shown.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-330790
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art disclosed in Patent Document 1, the suction nozzle 114 can be moved up and down by a uniaxial table 113 on the movable stage 111, and the pressure is detected by the load cell 115. Therefore, the prior art follows a change in the pressure in real time. However, the driving weight of the movable stage 111 increases, and for example, it is difficult to stop the movable stage, quickly switch the operation between ascending and descending, etc., and there is an inconvenience that responsiveness is reduced. Was. For this reason, there is a possibility that the target pressure may be exceeded, and there is a disadvantage that it is difficult to set the pressure with high accuracy.
[0005]
An object of the present invention is to improve the setting accuracy of a pressing force.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a suction nozzle (12) for sucking and holding a component at a tip end, a movable body (14) supported to be vertically movable, and a first vertical movement for driving the movable body in a vertical direction. Means (20), a second vertically moving means (30) mounted on the moving body and driving the suction nozzle in the vertical direction from the moving body, and a pressure detecting means for detecting the pressing force at the tip of the suction nozzle. A pressure detecting means (15), and an operation control means (60) for controlling the operation of the first and second up-and-down moving means, wherein the operation control means controls the lowering drive of the moving body by the first up-and-down moving means. At this time, a configuration is adopted in which a pressurization correction control unit that drives the second up-and-down moving means to rise based on the pressurizing force detected by the pressurizing force detecting means is provided.
[0007]
In the above configuration, the moving body is driven to be lowered by the first vertically moving means, and accordingly, the second vertically moving means and the suction nozzle are lowered. Then, when the tip of the suction nozzle abuts downward, the pressurizing force detecting means detects an increase in the pressurizing force. Thus, the second vertically moving means drives the suction nozzle upward to suppress or avoid an increase in the pressing force.
[0008]
The invention according to claim 2 has the same configuration as the invention according to claim 1, and further includes a rotation angle adjusting means (50) for adjusting the rotation angle of the suction nozzle about an axis along the vertical direction. It has a configuration.
[0009]
In the above configuration, the same operation as that of the first aspect of the invention is provided, and when the component is held at the tip end portion of the suction nozzle, the rotation angle adjusting means drives the suction nozzle to rotate and adjusts its direction.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, an elastic body (17) is provided between the pressurizing force detecting means (15) and the suction nozzle while having the same configuration as the first aspect of the invention. A stopper (13a) for preventing overloading of the pressure detection means for restricting the movement of the suction nozzle is provided in a range in which the suction nozzle moves toward the pressure detection means by compressing the pressure. I have.
[0011]
In the above configuration, the same effect as the first or second aspect of the invention is achieved, and when performing the pressing operation at the tip of the suction nozzle, the suction nozzle moves to the pressure detection means side while compressing the elastic body. Thus, an elastic force equal to the pressing force generated at the tip of the suction nozzle is added to the pressing force detecting means.
On the other hand, the pressing force detecting means usually determines the durability measurement range according to the load detection accuracy.
Therefore, an overload prevention stopper is provided for restricting the movement of the suction nozzle at a position where the elastic force that increases in accordance with the approach does not exceed the above-mentioned durable load within a range in which the suction nozzle moves closer to the pressing force detecting means. , And the pressing force detecting means is protected.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the same configuration as the first, second or third aspect of the present invention, and the operation control means (60) performs an additional operation when the suction nozzle is not pressurized and is not suctioned. A reference storage unit that stores the output of the pressure detection unit as a reference value is provided, and the pressurization correction control unit drives the second up-down movement unit upward based on a change from the reference value.
[0013]
The invention according to claim 4 has the same effect as the invention according to claim 1, 2, or 3, and the pressing force when the suction nozzle is not pressurized and is not suctioned by the reference storage unit. The output of the detecting means is stored as a reference value. The case of non-pressurization and non-suction time may be, for example, when the main power of the apparatus is turned on, immediately after input of the start of work, or may be determined by detecting pressurization and suction. Alternatively, the determination may be made based on the presence or absence of a pressurization and suction operation command.
After the storage, the second vertical movement is performed by setting the pressure obtained by subtracting the pressure based on the reference value from the detected pressure based on the output of the pressure detection means as the actual pressure generated at the tip of the suction nozzle. The operation of the means is controlled.
[0014]
A fifth aspect of the present invention has the same structure as the first, second, third or fourth aspect of the present invention, and the second up-down moving means presses and abuts up and down to move up and down. The movement correction means for restricting the movement of the object to be performed, the pressurization correction control unit of the operation control means, when the detected pressing force exceeds a predetermined descent threshold, the upward drive of the second vertical movement means. An operation control is performed to start the operation, and the operation control means performs the second vertical movement by the pressure contact of the movement restricting means from the start of driving the first vertical movement means to the start of the operation control by the pressure correction control unit. The apparatus has a descent nozzle holding control unit that performs operation control for restricting the movement of the object that moves up and down the means.
[0015]
The above-mentioned "object that moves up and down" refers to an object that the second up and down moving means drives up and down, that is, a suction nozzle. Further, when the second vertically moving means is driven via a means for holding the suction nozzle, the holding means is included.
The falling threshold is, for example, a pressurization target value.
In the above configuration, the same operation as the first, second, third and fourth aspects of the invention is achieved, and the second vertical movement is controlled by the operation control of the descent nozzle holding control unit at the start of driving of the first vertical movement means. The means fixes the object to be moved including the suction nozzle by the pressure contact of the movement restricting means.
Then, when the pressing force generated at the tip end portion by lowering the suction nozzle exceeds the descent threshold, the moving object including the suction nozzle is driven up by the operation control of the pressurization correction control unit to reduce the pressing force. Aim.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the same configuration as the fifth aspect of the present invention, and the operation control means detects the detection force of the pressing force detecting means when the first vertically moving means drives the moving body upward. When the pressure is equal to or less than a predetermined rising threshold, a rising nozzle holding control unit that performs an operation control for restricting the movement of an object that moves up and down by the second up and down moving unit by pressurizing contact of the movement regulating unit. Is adopted.
[0017]
The rising threshold is, for example, a pressurization target value or a value slightly lower than the target pressure value. In the above configuration, the same operation as that of the invention described in claim 5 is achieved, and the moving body is raised by the first up-and-down moving means, and the tip of the suction nozzle is released from the pressurized state, and the detected pressure is increased. When the pressure is reduced to the hour threshold or less, the second up-down moving means presses and fixes the moving object including the suction nozzle toward the movement restricting means by the operation control of the rising nozzle holding control unit.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Overall Configuration of Embodiment)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electronic component holding device 10 according to the present embodiment holds, for example, a small electronic component C such as a semiconductor chip, and presses the electronic component C held from above against a predetermined mounting target with a predetermined pressing force. Used for
As shown in FIG. 1, the electronic component holding device 10 includes a main body frame 11 supported by an XY moving mechanism (not shown), and a nozzle holder 13 including a suction nozzle 12 that suctions and holds an electronic component C at a tip end. A movable bracket 14 as a movable body supported on the main body frame 11 so as to be movable up and down; first vertical movement means 20 for driving the movable bracket 14 in the vertical direction; Second vertical moving means 30 for driving the nozzle holder 13 along the vertical direction from 14, suction supply means 40 for supplying suction to the tip of the suction nozzle 12, and detection of the pressure at the tip of the suction nozzle 12. A load cell 15 as a pressing force detecting means, a rotation angle adjusting means 50 for adjusting the rotation angle of the suction nozzle 12 about an axis along the vertical direction, A shielding plate 16 for preventing the outflow of the air bearing 36 to the front end portion of the suction nozzle 12 of the air exhausted to, and an operation control unit 60 for controlling the operation of each of the above structures. Each component will be described in detail below.
[0019]
(Body frame)
The main body frame 11 is mounted on the XY moving mechanism as described above, and along the XY plane (horizontal plane) together with the entire configuration of the electronic component holding device 10 (excluding the operation control means 60 and the shielding plate 16). For example, the electronic component C is transported to a receiving position or an assembly position.
[0020]
(Movable bracket)
The movable bracket 14 is supported at a lower portion of the main body frame 11 via a linear guide 17 so as to be vertically movable. The movable bracket 14 is vertically driven by first vertical movement means 20 provided on the main body frame 11.
[0021]
(First vertical movement means)
The first vertical drive unit 20 includes a rotary drive vertical motor 21 disposed above the main body frame 11 with the output shaft directed downward, an encoder 22 for detecting a rotation angle amount thereof, A ball screw shaft 23 connected to an output shaft of a vertical motor 21 via a coupling and rotatably supported by the main body frame 11 along a vertical direction, and a movable bracket 14 engaged with the ball screw shaft 23. It has a fixed ball screw nut 24 and a lowering prevention spring 25 for connecting the movable bracket 14 and the main body frame 11.
With the above configuration, the movable bracket 14 is positioned in the vertical direction according to the amount of rotation angle by the rotation of the vertical motor 21. The encoder 22 outputs the detection signal to the operation control unit 60, and the operation control unit 60 recognizes the current position of the movable bracket 14 based on the detection signal, and controls the operation of the up / down motor 21.
Further, the descent prevention spring 25 constantly urges the movable bracket 14 upward, and its output shaft becomes free when the up-down motor 21 is not used or when the power is cut off unexpectedly. In this case, the movable bracket 14 is prevented from descending.
[0022]
(Suction nozzle and nozzle holder)
The suction nozzle 12 is a tubular body whose tip is tapered, and suction is held with the tip facing the electronic component C. The base end of the suction nozzle 12 is connected to a nozzle holder 13.
The nozzle holder 13 is a cylindrical body to which the suction nozzle 12 is mounted at one end, and a flange-like flange 13a is formed at the other end. The nozzle holder 13 is held by a vertically movable intake supply pipe 41 which will be described later. When the nozzle holder 13 moves upward together with the intake supply pipe 41, its flange portion 13a prevents upward movement of a predetermined position or more. Stopper. This prevents an excessive load from being applied to the load cell 15 and protects it.
[0023]
(Intake supply means)
The intake supply means 40 is vertically movably supported by the second vertical movement means 30 and has an intake supply pipe 41 holding the nozzle holder 13 at a lower end thereof, and is connected to an upper end of the intake supply pipe 41. A movable body 42 and an intake supply tube 43 connected to the intake supply pipe 41 via the movable body 42 are provided.
[0024]
The intake supply pipe 41 is supported by a rotating case 31 of a second vertically moving means 30 described later so that its longitudinal direction is parallel to the vertical direction. Further, a spline groove is formed outside the intake supply pipe 41 along the longitudinal direction thereof, and is engaged with a spline nut 32 provided on the rotating case 31. On the other hand, the rotating case 31 is supported by the movable bracket 14 so as to be rotatable about a center line along the vertical direction, and the intake supply pipe 41 can move up and down with respect to the rotating case 31 and rotate. The rotation operation is performed together with the rotation of the case 31.
[0025]
The movable body 42 has a bent intake path formed therein, and supplies the intake air from the intake supply tube 43 connected to the side surface of the movable body 42 to the intake supply pipe 41 connected to the lower end. Further, a receiving concave portion with which a lower end portion of a compression spring 17 described later abuts is formed on the upper surface of the movable body 42.
The intake supply tube 43 has one end connected to the movable body 42 and the other end connected to an intake pump or an ejector (not shown) serving as an intake supply source.
[0026]
(Second vertical movement means)
The second vertically moving means 30 includes a rotating case 31 rotatably supported in the lower part inside the movable bracket 14 in the vertical direction and vertically movable, and a center line of the rotating case 31 at an upper end of the rotating case 31. A spindle 33 fixedly connected along the axis, a voice coil motor 34 for driving the rotating case 31 in the vertical direction with respect to the movable bracket 14 via the spindle 33, and a vertical movement range of the rotating case 31 are set. And a vertical movement range setting means 35 for performing the operation.
[0027]
The rotating case 31 is formed in a rotating body shape that is hollow inside and has a lower outer diameter smaller than an upper diameter. The lower portion of the rotating case 31 is supported by an air bearing 36 provided on the movable bracket 14 so as to be rotatable and vertically movable about the vertical direction. The air bearing 36 is a sleeve having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the lower part of the rotating case 31, and can supply the air to a gap with the rotating case 31 to hold the rotating case 31 at its center position. . Since the air bearing 36 supports the rotating case 31 in a non-contact manner, no friction is generated and the rotating case 31 can be smoothly rotated and vertically moved.
[0028]
Further, the rotating case 31 has a storage chamber formed at an upper portion inside thereof, and a through hole penetrating from the storage chamber to a lower end portion. The above-described spline nut 32 is provided in the through hole, and supports the intake supply pipe 41 inserted in the through hole so as to be vertically movable. Further, the spline nut 32 allows the rotation of the rotary case 31 and the rotation of the intake supply pipe 41.
At the center of the upper inside surface of the storage chamber of the rotating case 31, a load cell 15 as a pressing force detecting means is provided. The pressure-sensitive portion of the load cell 15 is directed downward, and the pressure-sensitive portion is provided at the upper end of the compression spring 17 as an elastic body disposed above the movable body 42. The upper protrusion of the contact member 18 is in contact. The compression spring 17 has a natural length such that the contact member 18 always contacts the pressure sensing portion of the load cell 15 to apply a preload even when the movable body 42 is at the lowest position as shown in the figure. Is done. With this configuration, when pressure is applied at the tip of the suction nozzle 12, the applied pressure is transmitted to the load cell 15 and can be detected.
Further, since the suction nozzle 12, the nozzle holder 13, the suction supply pipe 41, the rotating case 31, the support shaft 33 and the load cell 15 are all arranged on the same axis, the pressing force from the tip of the suction nozzle 12 is directly applied. Since the pressure is transmitted to the load cell 15 without loss, the pressure applied to the tip of the suction nozzle 12 can be detected with higher accuracy.
[0029]
The support shaft 33 has a lower end connected to the rotating case 31 and penetrates above the movable bracket 14, and a voice disposed on the upper inside of the movable bracket 14 so that its longitudinal direction is parallel to the vertical direction. It is supported by a coil motor 34. The voice coil motor 34 includes a bobbin 34a fixedly connected to the support shaft 33, a coil 34b fixedly mounted on the periphery of the upper surface of the bobbin 34a, a casing 34c fixed to the movable bracket 14, and a fixed to the casing 34c. And a cylindrical yoke 34d with the support shaft 33 inserted into the center hole of the cylindrical yoke 34d loosely inserted into the coil 34b, and a cylindrical magnet fixed to the casing 34c and having the coil 34b loosely inserted inside thereof. 34e. The voice coil motor 34 can drive the support shaft 33 vertically through the coil 34b and the bobbin 34a in accordance with the operation control of the operation control means 60, and is used for controlling the pressure of the suction nozzle 12. The voice coil motor 34 drives the support shaft 33 in the vertical direction. However, the voice coil motor 34 does not prevent the rotation of the support shaft 33, and the rotation angle of the suction nozzle 12 via the support shaft 33 can be smoothly adjusted. is there.
[0030]
The vertical movement range setting unit 35 functions as a movement restricting unit for the rotation case 31 and the suction nozzle 12, and includes an upper flange 35 a and a lower flange 35 b integrally formed with the support shaft 33 above and below the voice coil motor 34. A thrust bearing 35c provided on the movable bracket 14 in a state facing the upper surface of the upper flange 35a, and a thrust bearing 35d provided on the movable bracket 14 in a state facing the lower surface of the lower flange 35b.
The position where the support shaft 33 is driven upward by the voice coil motor 34 and the upper flange 35a contacts the thrust bearing 35c is the upper limit position of the rotating case 31, the support shaft 33 is driven downward, and the lower flange 35b Is the lower limit position of the rotating case 31 when the abutment with the thrust bearing 35d. In addition, the thrust bearings 35c and 35d allow the rotation of the support shaft 33 to be performed smoothly even when the flange portions 35a and 35b are in contact with each other.
[0031]
(Rotation angle adjustment means)
The rotation angle adjusting means 50 includes a spline shaft 51 concentrically connected to the upper end of the support shaft 33 of the second vertical moving means 30 via a coupling, and a spline provided inside the lower end of the spline shaft 51. A cylindrical shaft 53 supporting the spline shaft 51 so as to be vertically movable via a nut 52, and an output shaft connected to an upper end of the cylindrical shaft 53 via a coupling and arranged above the main body frame 11. An angle adjusting motor 54 is provided, and an encoder 55 for detecting a rotation angle amount of the angle adjusting motor 54 is provided.
[0032]
The spline shaft 51, the cylindrical shaft 53, and the output shaft of the angle adjusting motor 54 are all concentric, and as a result, the support shaft 33, the rotary case 31, the intake supply pipe 41, and the suction nozzle 12 are all concentric. It becomes.
On the other hand, the encoder 55 outputs the rotation angle amount of the output shaft of the angle adjustment motor 54 to the operation control means 60. Based on this, the operation control means 60 causes the angle adjustment motor 54 to rotate by a predetermined angle amount. The rotation drive control is performed. As a result, the suction nozzle 12 is driven to rotate from the output shaft of the angle adjusting motor 54 via the cylindrical shaft 53, the spline shaft 51, the support shaft 33, the rotating case 31, the intake supply pipe 41, and the nozzle holder 13. It is possible to adjust the direction of the electronic component C sucked and held at the tip of the suction nozzle 12.
[0033]
(Shield)
The shielding plate 16 is supported by the XY moving mechanism below the main body frame 11 and is transported together with the main body frame 11. The shielding plate 16 is a plate-like body provided with a through hole at a position directly below the nozzle holder 13 through which the nozzle holder 13 passes. The shield plate 16 allows the suction nozzle 12 to move up and down while blocking air leaking downward from a gap between the air bearing 36 and the rotating case 31 so as not to reach the tip of the suction nozzle 12.
[0034]
(Operation control means)
As shown in FIG. 2, the operation control means 60 executes a later-described various functions of the electronic component holding device 10 and a ROM 60a in which a control program for executing each operation is written. , A voice coil motor 34, an angle adjusting motor 54, a suction supply means 40, and the like, a central processing unit (CPU) 60b for centrally controlling the operation of the units, and a RAM 60c for storing processing data of the CPU 60b in a work area.
[0035]
The operation control means 60 includes a setting input means 64 for inputting data necessary for the operation control and inputting an instruction to start an operation, and the like, and an operation control means 60 for each of the motors 21, 34, 54. And input circuits 65, 66, 67 for inputting the outputs of the encoders 22, 55, and the load cell 15 to the operation control means 60 as detection signals. .
[0036]
The operation control means 60 performs control as a reference storage unit that stores the output of the load cell 15 when the suction nozzle 12 is not pressurized and is not suctioned as a reference value in the storage area of the RAM 60c as an initial load. Do. The case where the suction nozzle 12 is at the time of non-pressurization and the time of non-suction is the case where the setting input means 64 inputs the start of the holding operation of the electronic component C. Alternatively, it may be at the time of inputting the main power of the apparatus.
The initial load is mainly due to the preload caused by the amount of deflection of the compression spring 17 from its natural length.
[0037]
Further, when the movable bracket 14 is driven to descend to the preset target position by the first vertical movement means 20, the operation control means 60 determines whether the detected pressure of the load cell 15 is equal to the above-mentioned initial load and the descent threshold. Is controlled by the voice coil motor 34 of the second up-and-down movement means 30 to drive the rotary case 31 up to a range where the total does not exceed or does not exceed the total.
In this case, the falling threshold value is set as a pressurization target value, is input from the setting input means 64 in advance, and is stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. Similarly, the lowering target position of the movable bracket 14 is also input in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. Such a target position is set such that the tip position of the suction nozzle 12 is lower than the upper surface of the electronic component C when sucking the electronic component C, and when the electronic component C is pressed against the target mounting surface. The lower surface of the held electronic component C is lower than the mounting surface.
[0038]
Further, the operation control means 60 controls the application of the lower flange 35b and the thrust bearing 35d from the start of the lowering drive of the movable bracket 14 by the first vertical movement means 20 to the start of the operation control as the pressure correction control unit. Control is performed as a descent-time nozzle holding control unit that performs an operation control for restricting the movement of the rotating case 31 by the pressure contact.
[0039]
When the movable bracket 14 is driven to move up to the target elevation position by the first vertical movement means 20, the operation control means 60 determines whether the detected pressure of the load cell 15 is equal to the sum of the initial load and a predetermined ascent threshold. If the value is less than or less than the value, control is performed as an ascending nozzle holding control unit that performs operation control for restricting the movement of the rotating case 31 by pressurizing contact between the upper flange 35a and the thrust bearing 35c.
Here, the rising threshold is equal to or slightly lower than the pressurization target value. The rising threshold is input in advance from the setting input unit 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. Similarly, the target elevation position of the movable bracket 14 is also input in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. The ascending target position is set to a height at which the suction nozzle 12 does not collide with the surroundings when the electronic component holding device 10 is moved by the XY moving mechanism, for example.
[0040]
(Description of operation of electronic component holding device)
The operation of the electronic component holding device 10 having the above configuration will be described. Of the operations of the electronic component holding device 10, the lowering operation of the suction nozzle 12 will be described based on the flowchart of FIG. 3, and the raising operation of the suction nozzle 12 will be described based on the flowchart of FIG.
[0041]
The electronic component holding device 10 is positioned above the electronic component C to be sucked and held by the XY moving mechanism.
When the start of the operation is input from the setting input unit 64, the operation control unit 60 first detects a preset pressure applied to the load cell 15 in a state where the tip of the nozzle 12 is in a non-adsorbed and non-pressurized state, and the initial pressure is detected. The load is stored in the storage area (step S11: control as a reference storage unit).
[0042]
Next, according to the control of the operation control means 60, the movable bracket 14 is driven downward by the vertical motor 21 of the first vertical movement means 20 toward the target downward position (step S12).
At this time, under the control of the operation control means 60, the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30 drives the lower flange 35b to move downward until the lower flange 35b comes into pressure contact with the thrust bearing 35d. Is prevented (step S13: control as a descending nozzle holding control unit).
[0043]
During the lowering operation of the movable bracket 14, the operation controller 60 determines whether or not the detected value of the pressing force based on the output of the load cell 15 exceeds the sum of the initial load and the lowering threshold (step S14). If not, it is determined whether or not the output from the encoder 22 has reached the descending target position (step S15). If it does not reach, the operation control means 60 returns to the process of step S14 again.
On the other hand, when the tip of the suction nozzle 12 comes into contact with the electronic component C due to the lowering of the movable bracket 14, the detected pressure of the load cell 15 increases, and reaches and exceeds the total value of the initial load and the lowering threshold. Become. Accordingly, the operation control unit 60 performs operation control for driving the voice coil motor 34 of the second vertical movement unit 30 to rise (step S17: control as a pressure correction control unit). Again, returning to step S14, the operation control means 60 compares the detected pressure of the load cell 15 with the total value of the initial load and the threshold value at the time of descent. The ascending drive control of the rotating case 31 is performed by the step 30 (step S17).
If the detected pressure is lower, the process proceeds to step S15, and the operation control unit 60 checks the current position of the movable bracket 14.
[0044]
When it is determined that the movable bracket 14 has reached the target lowering position, the operation control means 60 stops driving the first vertical movement means 20 (step S16). Thus, the lowering operation control of the suction nozzle 12 ends. After the end of the lowering operation control, the distal end of the suction nozzle 12 is in contact with the electronic component C with the target pressing force, and the operation control unit 60 starts driving the intake supply unit 40. The operation control is performed, and the inside of the suction nozzle 12 is set to a negative pressure, so that the electronic component C is suctioned to the front end portion.
[0045]
Next, a lifting operation of the suction nozzle 12 is performed. The operation control means 60 drives the movable bracket 14 upward by the vertical motor 21 of the first vertical movement means 20 toward the target upward position (step S21). Further, the operation control means 60 determines whether or not the detected value of the pressing force based on the output of the load cell 15 is equal to or less than the sum of the initial load and the threshold value at the time of the ascent during the ascent operation of the movable bracket 14 (step S22). If the total value is not less than the total value, the determination is continuously made until the movable bracket 14 is driven to move up to the total value.
[0046]
Due to the upward drive of the movable bracket 14, the lower surface of the electronic component C held by the suction nozzle 12 is separated from the place where the electronic component C is placed. As a result, the detected value of the load cell 15 becomes equal to or less than the total value of the initial load and the threshold value at the time of rising, and the operation control means 60 causes the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30 to move the upper flange 35a to the thrust bearing 35c. The ascending drive is performed until the pressing is brought into contact, so that the vertical vibration of the rotating case 31 is prevented (step S23: control as an ascending nozzle holding controller).
[0047]
Further, the operation control means 60 determines whether or not the output of the encoder 22 has reached the ascending target position (step S24). If it does not reach, the operation control means 60 continues to check the output of the encoder 22 until it reaches, while continuing to drive the first vertical movement means 20.
When it is determined that the movable bracket 14 has reached the target elevation position, the operation control unit 60 stops driving the first vertical movement unit 20 (step S25). Thus, the control of the ascent operation of the suction nozzle 12 ends.
[0048]
Thereafter, when the rotation angle of the suction nozzle 12 needs to be adjusted, the operation control 60 drives the angle adjustment motor 54 of the rotation angle adjustment unit 50 according to the rotation angle set in advance by the setting input unit 64. At this time, the operation control means 60 compares the detected angle based on the output of the encoder 55 with the set angle, and continues to drive the angle adjusting motor 54 until they match.
Further, the subsequent operation of transporting the electronic component C to the target assembling position and pressing the same is performed in the same manner as described above.
[0049]
(Effects of the embodiment)
In the electronic component holding device 10, the pressure at the tip of the suction nozzle 12 is constantly detected in real time, and the pressure is reflected in the operation control. Therefore, the pressure control can be performed with higher precision.
Further, in the electronic component holding device 10, the lowering drive is performed by the first up-down moving unit 20, and at this time, the second up-down moving unit 30 performs the up-driving of the suction nozzle 12 for correcting the pressing force. Since the switching drive in the forward / reverse direction by a single drive source is not required, the effect of the inertial force is reduced, and high responsiveness is realized. Therefore, it is possible to set the pressure at the tip of the suction nozzle with high accuracy. Further, since the correction control is performed by the second vertically moving means 30, high accuracy is not required for the configuration of the first vertically moving means 20, and for example, the driving source of the first vertically moving means 20 is high-speed driving. By using a possible one, it is possible to further speed up the work.
In particular, in the above configuration, since the adjustment of the pressing force is adjusted by driving the voice coil motor 34 without using an elastic spring or the like, further higher accuracy is achieved.
Further, since the output shaft of the rotation angle motor 54 of the rotation angle adjustment means 50 is concentrically connected to the suction nozzle 12 via the support shaft 33, the rotation case 31, and the suction supply pipe 41, the output of the angle adjustment motor 54 is reduced. The angle is transmitted almost directly to the suction nozzle 12, and the angle can be adjusted with high accuracy and high response.
[0050]
(Other matters)
In the operation control by the operation control means 60, the pressure at the tip of the suction nozzle 12 is fixed, but the invention is not limited to this. For example, a change such as gradually increasing the pressure may be applied. .
If the load cell 15 incorporated in the electronic component holding device 10 does not have sufficient linearity of output with respect to the actually applied pressure, the output of the load cell 15 incorporated by a load cell having high linearity in advance is used. The characteristics may be measured and stored in the operation control means 60, and may be referred to when the pressure is obtained from the output of the load cell 15.
In addition, in the case where the operation control unit 60 performs control as the reference storage unit, in the above operation, the case where the initial load is detected and stored only at the start of the descending operation has been exemplified. If there is a possibility that the initial load will fluctuate, the initial load may be updated more frequently.
[0051]
Further, in the electronic component holding device 10, the rotating case 31 is supported by the air bearing 36, but a ball bearing that supports rotation and linear movement may be used.
Although the voice coil motor 34 is of a moving coil type, it may be of a moving magnet type.
Further, for the vertical movement of the movable bracket 14, other motion converting means such as a mechanism using a timing belt and a pulley may be used instead of the ball screw mechanism.
The output from the angle adjusting motor 54 of the rotation angle adjusting means 50 may be transmitted to the rotating case 31 via a speed reduction mechanism such as a reduction gear train or a harmonic drive.
[0052]
Further, instead of the compression spring 17 for applying a pressing force to the load cell 15, a spacer or the like formed by finely adjusting the height may be used. In this case, the system driven and controlled by the voice coil motor 34 has extremely high rigidity, so that the pressing force can be controlled with high response. However, the function of protecting the load cell 15 by the compression spring 17 is lost.
Further, in the electronic component holding device 10, if unnecessary, the configuration of the rotation angle adjusting means 50 may be omitted to simplify the configuration.
Further, the shielding plate 16 may be of an air curtain type instead of a plate.
Further, instead of the descent prevention spring 25 of the first vertical movement means 20, an air cylinder or the like, which is supplied with compressed air by an electromagnetic valve opened at the time of power failure and pushes up the movable bracket 14, may be used.
[0053]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the suction nozzle is moved downward, the first vertically moving means performs the downward driving, and at that time, the second vertically moving movement of the suction nozzle for correcting the pressing force is performed. Since this means does not require a single drive source to switch between forward and reverse directions, the effect of inertial force is reduced and high responsiveness is realized. Therefore, it is possible to set the pressure at the tip of the suction nozzle with high accuracy.
[0054]
Since the invention according to claim 2 is provided with the rotation angle adjusting means, it is possible to change the orientation of the component held by the suction nozzle to an arbitrary direction by adjusting the rotation angle of the component. It is possible to respond to work.
[0055]
According to the third aspect of the present invention, since the overload prevention stopper is provided, the suction nozzle is prevented from excessively approaching the pressure detection means, and the pressure detection means is added to the excessive pressure. Can be avoided and the protection can be achieved. Therefore, the maintainability of the entire apparatus can be improved.
[0056]
According to the invention of claim 4, since the operation control of the second vertical movement means is performed in advance by using the detected pressure when the suction nozzle is not pressurized and is not suctioned as a reference value, so-called zero point correction is performed. It is performed with higher accuracy by eliminating the influence of the variation of the pressing force detecting means inherent to each product, the effect of the mounting structure of the pressing force detecting means, or the effect of the use environment such as temperature and humidity during use. The pressing force can be set.
[0057]
According to the fifth aspect of the present invention, when the moving body is moved down by the first vertically moving means, the movement of the second vertically moving means including the suction nozzle, which is a moving object, is restricted and fixed on the moving body. In addition, the occurrence of unexpected vibration due to the inertial force caused by the movement of the moving body is prevented, the tip position of the suction nozzle is fixed, and the pressing force is stabilized. Further, it is possible to effectively protect the configuration including the suction nozzle from vibration and impact.
[0058]
According to the sixth aspect of the present invention, when the moving body is moved upward by the first vertically moving means, the structure including the suction nozzle as the moving object of the second vertically moving means is restricted and fixed on the moving body. In addition, the occurrence of unexpected vibration due to the inertial force due to the movement of the moving body is prevented, the tip position of the suction nozzle is fixed, and the configuration including the suction nozzle can be effectively protected from vibration and impact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an electronic component holding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the electronic component holding device disclosed in FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a suction nozzle lowering operation of the electronic component holding device.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a suction nozzle lowering operation of the electronic component holding device.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Electronic component holding device (component holding device)
12 Suction nozzle
13a collar (overload prevention stopper)
14 Movable bracket (moving body)
15 Load cell (Pressure detection means)
17 compression spring (elastic body)
20 First vertical movement means
30 Second vertical movement means
35 Vertical movement range setting means (movement restriction means)
50 Rotation angle adjustment means
60 operation control means
C electronic components

Claims

A suction nozzle that sucks and holds components at the tip,
A moving body supported to be vertically movable,
First vertical moving means for driving the moving body in the vertical direction,
A second vertically moving means that is mounted on the moving body and drives the suction nozzle from the moving body in the vertical direction,
Pressure detection means for detecting the pressure at the tip of the suction nozzle,
Operation control means for controlling the operation of the first and second vertically moving means,
A pressurizing correction for raising the second vertical moving means based on the pressing force detected by the pressing force detecting means when the first vertical moving means lowers the moving body; A component holding device comprising a control unit.

2. The component holding device according to claim 1, further comprising a rotation angle adjustment unit that adjusts a rotation angle of the suction nozzle about an axis extending in a vertical direction.

An elastic body that can expand and contract is interposed between the pressing force detection unit and the suction nozzle,
A stopper for preventing an overload on the pressing force detecting means for restricting the movement of the suction nozzle is provided within a range in which the suction nozzle moves toward the pressing force detecting means by compressing the elastic body. The component holding device according to claim 1 or 2, wherein:

The operation control unit includes a reference storage unit that stores an output of the pressing force detection unit when the suction nozzle is not pressurized and is not suctioned as a reference value,
4. The component holding device according to claim 1, wherein the pressurization correction control unit drives the second up-and-down movement unit to move upward based on a change from the reference value.

The second vertically moving means has a movement restricting means for restricting the movement of the object to be moved up and down by pressing and contacting by any of the upper and lower drives,
The pressurization correction control unit of the operation control means performs an operation control to start the ascending drive of the second vertical movement means when the detected pressing force exceeds a predetermined descent threshold,
The operation control means, during the period from the start of driving of the first vertical movement means to the start of operation control by the pressure correction control unit, the movement of the second vertical movement means by the pressure contact of the movement restriction means. 5. The component holding device according to claim 1, further comprising a descent nozzle holding control unit that performs operation control for restricting movement of an object that moves up and down.

The operation control means is configured to control the movement of the movement restricting means when the pressure detected by the pressure detection means is equal to or less than a predetermined rising threshold when the first vertical movement means drives the moving body upward. 6. The component holding device according to claim 5, further comprising a rising nozzle holding control unit that performs an operation control for restricting a movement of an object that moves up and down by the second up and down moving means by pressing and contacting.