JP2005032860A

JP2005032860A - Mounter and mounting method of electronic component

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Publication number: JP2005032860A
Application number: JP2003194248A
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: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-02-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To relax impact when touching and to control a pressing force with high accuracy. <P>SOLUTION: The mounter of electronic component comprises a nozzle 12 for suction holding a component at the forward end thereof, a moving body 14 supported movably up and down, a first vertical movement means 20 for driving the moving body 14 vertically, a second vertical movement means 30 attached to the moving body 14 and driving the suction nozzle 12 vertically from the moving body 14, a load compensation resilient member 16 for canceling the weight of a pressing part, a member 15 for detecting a pressing force at the forward end part of the suction nozzle 12, and a means 60 for controlling operation of the first and second vertical movement means 20 and 30. The operation control means 60 has a pressing force correction control section for driving the second vertical movement means 30 to ascend based on a pressing force detected by the pressing force detecting means 15 when the moving body 14 is driven to descend by the first vertical movement means 20. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品移載装置に係り、特に、電子部品を基板へ移送及び載置しての組み付けを行う電子部品実装装置に搭載される電子部品移載装置に関する。
【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ばね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ばね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とを備える部品実装装置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。また一軸テーブルのスライダ部と吸引ノズル部の質量が大きいため、部品が基板に当接したときの衝撃が大きく、部品にダメージを与え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と衝撃力の軽減をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品移載装置は、部品供給部から電子部品を吸着ノスルに保持して取り出し、基板の所定位置に前記電子部品を載置する電子部品移載方法において、先端部で前記電子部品を吸着保持する前記吸着ノズルと、上下動可能に支持された移動体と、前記移動体を上下方向に駆動する第一の上下動手段と、前記移動体に装備されると共に当該移動体から前記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と、前記第二の上下動手段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と、前記吸着ノズルの先端部に吸気を供給する吸気供給手段と、前記吸気供給手段の下端に配し、前記吸着ノズルを保持するノズルホルダと、前記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と、前記吸着ノズルと前記ノズルホルダ及び前期吸気供給手段の重さを相殺する荷重補償用弾性部材と、前記加圧力検出手段と前記吸気供給手段との間に介在し、上下方向へ荷重を伝達する荷重伝達用弾性部材とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品移載装置は、請求項１記載の電子部品移載装置において、前記第一の上下動手段及び前記第二の上下動手段の動作制御を行う動作制御手段とを備え、前記動作制御手段が、前記第一の上下動手段による前記移動体の下降駆動の際に，前記加圧力検出手段の検出加圧力に基づいて前記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。
【０００８】
請求項３記載の電子部品移載装置は、請求項１記載の電子部品移載装置において、上下方向に沿った軸を中心に前記吸着ノズルの回転角度調節を行う回転角度調節手段を有する。
【０００９】
請求項４記載の電子部品移載方法は、部品供給部から電子部品を吸着ノスルに保持して取り出し、基板の所定位置に前記電子部品を載置する電子部品移載方法において、第二の上下動手段を下方に駆動しつつ第一の上下動手段を駆動して移動体を降下させ、加圧力検出手段の検出加圧力に基づいて前記第二の上下動手段を上昇駆動させつつ前記第一の上下動手段を駆動して前記移動体を降下させ、加圧検出手段の出力に基づいて前記第二の上下動手段を駆動して前記電子部品に目標とする荷重を加え、第二の上下動手段を上方に駆動しつつ第一の上下動手段を駆動して前記移動体を上昇させる。
【００１０】
吸着ノズルが電子部品に当接する時、あるいは吸着ノズルに吸着された電子部品が基板に当接する時の押圧部（吸着ノズルとノズルホルダ及び吸気供給手段とで構成される）を加圧中心軸上の軸近傍によせて配することにより押圧部の質量を小さくしたことと、吸着ノズルを含む押圧部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したので、吸着ノズルが電子部品に当接した時と、吸着ノズルに吸着された電子部品が基板に当接した時に電子部品に与える衝撃力が軽減される。さらに、押圧部の重さを相殺する荷重補償手段を配したことに加えて、電子部品の移載に際しては第一の上下動手段を駆動して移動体を下降させているときは、第二の上下動手段を下方に駆動することにより、第二の上下動手段の上下へのばたつきを抑えられる。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。第一の上下動手段を駆動して移動体を下降させているときに第二の上下動手段を下方に駆動して第二の上下動手段の上下へのばたつきを抑えたのと同様に、第一の上下動手段を駆動して移動体を上昇させているときは、第二の上下動手段を上方に駆動することにより、第二の上下動手段の上下へのばたつきを抑えられる。
【００１１】
【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移載装置１０は、例えば、部品供給部から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。
電子部品移載装置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の先端部に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、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。
【００１２】
（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、電子部品移載装置１０の全体構成（動作制御手段６０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。
【００１３】
（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１９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。
【００１４】
（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ばね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、下降防止用ばね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。
【００１５】
（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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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ばね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、他端部がプラスチック材料からなる屈曲自在なチューブ（図示略）を介して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。
【００１９】
（荷重補償用弾性部材）
吸気供給管４１を軸として可動体４２の下面に当接する圧縮ばね１６が回転ケース３１のざぐり部に設けられて、吸気供給手段４０は圧縮ばね１６によって上方へ常時付勢されている。圧縮ばね４０の取り付け荷重は、吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２との各重量の和に等しいか若しくはそれよりも僅かに大きく設定されている。すなわち、圧縮ばね１６は吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２で構成される押圧部の重さを相殺する荷重補償用弾性部材として作用する。これにより、下方への加圧には吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２との荷重が加味されないので加圧力を正確に制御することができる。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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ばね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。圧縮ばね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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
（動作制御手段）
動作制御手段６０は、図２に示すように、電子部品移載装置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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、圧縮ばね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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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移載装置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。
【００３３】
（電子部品移載装置の動作説明）
上記構成からなる電子部品移載装置１０の動作を説明する。電子部品移載装置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。
【００３４】
電子部品移載装置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）。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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、吸着ノズル１２が電子部品Ｃに当接する直前、あるいは吸着ノズル１２で吸着した電子部品Ｃが基板に当接する直前に下降速度を低くして、電子部品Ｃに対する衝撃力をより小さくするようにしても良い。
また、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。
【００４３】
荷重補償用弾性部材としての圧縮ばね１６は、吸着ノズル１２が当接され加圧される電子部品Ｃに許容される荷重値が微小でない場合には、必ずしも吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２との各重量の和と等しいか若しくはそれよりもわずかに大きく設定される必要はなく、対象物に許容される荷重値に応じて各重量の和よりも小さくてもかまわない。この場合には、圧縮ばね１６のばね定数と圧縮量が厳密に管理される必要がなくなるという利点が得られる。
【００４４】
また、吸着ノズル１２、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３は、吸着保持して加圧する電子部品Ｃに応じて交換される場合がある。この場合には交換に応じて吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２との各重量の和は必ずしも交換前と一致しない。そこで、使用される最も重量の大きい吸着ノズル１２、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３に合わせて圧縮ばね１６のばね定数と圧縮量を設定しても良い。この場合は、他の吸着ノズル１２、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３を使用すると圧縮ばね１６の復元力が吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２の各重量の和よりも大きくなる。またこの場合は予め吸着ノズル１２の重量、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３の重量の和を求めておき、予め圧縮ばね１６のばね定数と圧縮量を設定した吸着ノズル１２の重量との差分、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３の重量の和との差分を計算して荷重制御目標値にこの差分を追加して荷重制御を行っても良い。
【００４５】
逆に使用される最も重量の小さい吸着ノズル１２、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３に合わせて圧縮ばね１６の圧縮量を設定しても良い。この場合は他の吸着ノズル１２、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３を使用した場合に圧縮ばね１６の復元力が吸気供給手段４０とノズルホルダ１３と吸着ノズル１２の各重量の和よりも小さくなる。この場合には、予め吸着ノズル１２の重量、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３の重量の和を求めておき、予め圧縮ばね１６のばね定数と圧縮量を設定した吸着ノズル１２の重量との差分、または吸着ノズル１２とノズルホルダ１３の重量の和との差分を計算して加圧する電子部品Ｃに許容される荷重に対してこの差分が十分に小さくない場合には、その吸着ノズル１２が使用できない旨の表示を行ったり、動作を停止させたりしても良い。
【００４６】
【発明の効果】
電子部品移載装置に関する主要な発明は、吸着ノズルが電子部品に当接する時、あるいは吸着ノズルに吸着された電子部品が基板に当接する時の押圧部を加圧中心軸上の軸近傍によせて配することにより押圧部の質量を小さくしたことと、吸着ノズルを含む押圧部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したので、吸着ノズルが電子部品に当接した時と、吸着ノズルに吸着された電子部品が基板に当接した時に電子部品に与える衝撃力が軽減される。さらに、押圧部の重さを相殺する荷重補償手段を配したことにより、押圧部の重量が加味されないことと、吸着ノズル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。
【００４７】
さらに、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。そして、第二の上下動手段により補正制御が行われるので、第一の上下動手段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。
【００４８】
また、回転角度調節手段の回転角度モータの出力軸から同心で支軸，回転ケース，吸気供給管を介して吸着ノズルまで連結されているので、角度調節モータの出力がほぼ直接的に吸着ノズルに伝達され、高精度、高応答で角度調節を行うことが可能である。
【００４９】
電子部品移載方法に関する主要な発明は、電子部品の移載に際しては第一の上下動手段を駆動して移動体を下降させているときは、第二の上下動手段を下方に駆動することにより、第二の上下動手段の上下へのばたつきを抑えられる。これにより、吸着ノズルが電子部品に当接した時あるいは吸着ノズルに吸着された電子部品が基板に当接したときの加圧力を即時に正確に検知する事ができる。また、電子部品を吸着している場合であれば電子部品の吸着位置ずれや取り落としを防止できる。
次に吸着ノズルの先端部が下方に当接した後は、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。
第一の上下動手段を駆動して移動体を上昇させているときは、第二の上下動手段を上方に駆動することにより、第二の上下動手段の上下へのばたつきを抑える。これにより電子部品を吸着している場合であれば電子部品の吸着位置ずれや取り落としを防止できる。
これらにより加圧力の設定精度が向上し正確に加圧を行う事が出来るとともに電子部品を正確な位置に載置出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態たる電子部品移載装置を示す断面図である。
【図２】図１に開示した電子部品移載装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】電子部品移載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】電子部品移載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電子部品移載装置
１２吸着ノズル
１３ａ鍔部
１４可動ブラケット（移動体）
１５ロードセル（加圧力検出手段）
１６圧縮ばね（荷重補償用弾性部材）
１７圧縮ばね（荷重伝達用弾性部材）
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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component transfer apparatus, and more particularly, to an electronic component transfer apparatus mounted on an electronic component mounting apparatus that performs assembly by transferring and mounting an electronic component on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In Patent Document 1, as shown in FIG. 5, the movable stage 111 is movable up and down via a uniaxial table 112 having a movable stage 111 and a uniaxial table 113 having no drive source with respect to the movable stage 111. The suction nozzle 114 that is supported, the load cell 115 that detects the pressure applied to the part C held by the suction nozzle 114, and the suction nozzle 114 and the structure that supports the suction nozzle 114 are pulled toward the load cell 115, and the weight of the suction nozzle 114 and the like is reduced. Based on the detected pressure, a tension spring 119 that cancels the influence, a compression spring 116 provided between the suction nozzle 114 and the load cell 115, a detection unit 117 that detects the pressure applied to the suction nozzle 114 from the output of the load cell 115 A component mounting apparatus 110 including 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 the uniaxial table 113 on the movable stage 111, and the pressure detection by the load cell 115 is performed. Although it is possible to control the applied pressure, the driving weight of the movable stage 111 is increased, and for example, it is difficult to stop the movable stage, to quickly switch between raising and lowering operations, and there is a disadvantage that the responsiveness is lowered. It was. For this reason, there is a possibility that the target pressing force may be exceeded, and it is difficult to set the pressing force with high accuracy. Further, since the mass of the slider portion and the suction nozzle portion of the uniaxial table is large, the impact when the component comes into contact with the substrate is large, and there is a disadvantage that the component is damaged.
[0005]
The object of the present invention is to improve the setting accuracy of the applied pressure and reduce the impact force.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The electronic component transfer apparatus according to claim 1, wherein the electronic component is transferred from the component supply unit by holding the electronic component on the suction nozzle and placing the electronic component at a predetermined position on the substrate. The suction nozzle for sucking and holding electronic components, a movable body supported so as to be movable up and down, first vertical movement means for driving the movable body in the vertical direction, and the movable body and the movable body. The second vertical movement means for driving the suction nozzle along the vertical direction and the movement of the object to be moved up and down by pressure contact by either the vertical movement of the second vertical movement means A movement restricting means; an intake air supply means for supplying intake air to the tip of the suction nozzle; a nozzle holder disposed at the lower end of the intake air supply means for holding the suction nozzle; and a pressure applied to the tip of the suction nozzle Detecting pressure A load compensating elastic member that offsets the weight of the suction nozzle, the nozzle holder, and the intake air supply means, and the pressure detection means and the intake air supply means, and is loaded in the vertical direction. And an elastic member for transmitting the load.
[0007]
The electronic component transfer device according to claim 2 is the electronic component transfer device according to claim 1, further comprising operation control means for controlling the operation of the first vertical movement means and the second vertical movement means. The operation control means is a pressurizing unit that drives the second vertical movement means upward based on the detected pressure of the pressure detection means when the moving body is driven to descend by the first vertical movement means. A correction control unit;
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the electronic component transfer apparatus according to the first aspect, further comprising a rotation angle adjusting unit that adjusts the rotation angle of the suction nozzle around an axis along the vertical direction.
[0009]
The electronic component transfer method according to claim 4, wherein the electronic component is transferred from the component supply unit by holding the electronic component on the suction nozzle and placing the electronic component at a predetermined position on the substrate. The first vertical movement means is driven while the movement means is driven downward to lower the moving body, and the second vertical movement means is driven to rise based on the detected pressure of the pressure detection means. The vertical movement means is driven to lower the moving body, the second vertical movement means is driven based on the output of the pressure detection means to apply a target load to the electronic component, and the second vertical movement means While moving the moving means upward, the first vertical moving means is driven to raise the moving body.
[0010]
When the suction nozzle comes into contact with the electronic component, or when the electronic component picked up by the suction nozzle comes into contact with the substrate, the pressing portion (consisting of the suction nozzle, the nozzle holder, and the intake air supply means) is on the pressure center axis. The mass of the pressing part is reduced by arranging it in the vicinity of the axis of the nozzle, and the pressing part including the suction nozzle moves toward the pressure detection means while compressing the elastic body, and the pressure generated at the tip of the suction nozzle Since the elastic force equal to is applied to the pressure detection means, the impact force applied to the electronic component when the suction nozzle contacts the electronic component and when the electronic component sucked by the suction nozzle contacts the substrate Is reduced. Furthermore, in addition to the load compensation means for offsetting the weight of the pressing part, when the electronic body is transferred, the second vertical movement means is driven to lower the moving body. The vertical movement of the second vertical movement means can be suppressed by driving the vertical movement means downward. And when the front-end | tip part of an adsorption nozzle contact | abuts below, a raise of a pressurization force will be detected by a pressurization detection means. As a result, the second vertically moving means drives the suction nozzle to rise, thereby suppressing or avoiding an increase in the applied pressure. Similarly to driving the first vertical movement means to lower the moving body and driving the second vertical movement means downward to suppress the flapping of the second vertical movement means up and down, When the movable body is raised by driving the first vertical movement means, the vertical movement of the second vertical movement means can be suppressed by driving the second vertical movement means upward.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Overall configuration of the embodiment)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electronic component transfer apparatus 10 according to the present embodiment holds, for example, a small electronic component C such as a semiconductor chip from a component supply unit, and holds the electronic component C held from above with respect to a predetermined attachment target. Used to pressurize with applied pressure.
As shown in FIG. 1, the electronic component transfer apparatus 10 includes a main body frame 11 supported by an XY movement mechanism (not shown), and a nozzle holder that includes a suction nozzle 12 that sucks and holds the electronic component C at the tip. 13, a movable bracket 14 as a moving body supported by the main body frame 11 so as to be movable up and down, a first vertical moving means 20 for driving the movable bracket 14 in the vertical direction, and the movable bracket 14 and the movable bracket 14. Second vertical movement means 30 for driving the nozzle holder 13 from the bracket 14 along the vertical direction, intake air supply means 40 for supplying intake air to the front end of the suction nozzle 12, and applied pressure at the front end of the suction nozzle 12 A load cell 15 as a pressure detection means for detecting, a rotation angle adjustment means 50 for adjusting the rotation angle of the suction nozzle 12 around an axis along the vertical direction, Serial and an operation control unit 60 for controlling the operation of each component. Each part is described in detail below.
[0012]
(Body frame)
As described above, the main body frame 11 is mounted on the XY moving mechanism, and along the XY plane (horizontal plane) together with the overall configuration of the electronic component transfer apparatus 10 (excluding the operation control means 60), for example, an electronic component It is transported to a C receiving position or a position for assembly.
[0013]
(Movable bracket)
The movable bracket 14 is supported at the lower part of the main body frame 11 through a linear guide 19 so as to be movable up and down. The movable bracket 14 is driven in the vertical direction by the first vertical movement means 20 provided on the main body frame 11.
[0014]
(First vertical movement means)
The first vertical movement drive means 20 includes a rotary drive type vertical movement motor 21 disposed in an upper part of the main body frame 11 with an output shaft directed downward, an encoder 22 for detecting the rotation angle amount, A ball screw shaft 23 connected to the output shaft of the vertical motion motor 21 via a coupling and supported rotatably on the main body frame 11 in a state along the vertical direction, and a movable bracket 14 engaged with the ball screw shaft 23. A fixed ball screw nut 24 and a lowering prevention spring 25 for connecting the movable bracket 14 and the main body frame 11 are provided.
With the above configuration, the vertical movement of the movable bracket 14 is performed according to the rotation angle amount by the rotational drive of the vertical movement motor 21. Further, the encoder 22 outputs a detection signal to the operation control means 60, and the operation control means 60 recognizes the current position of the movable bracket 14 based on this, and controls the operation of the vertical movement motor 21.
Further, the lowering prevention spring 25 constantly urges the movable bracket 14 to be upwardly tensioned, and the output shaft becomes free when the vertical movement motor 21 is not used or unexpectedly de-energized due to a power failure or the like. In this case, the movable bracket 14 is prevented from descending.
[0015]
(Suction nozzle and nozzle holder)
The suction nozzle 12 is a tubular body having a tapered tip portion, and suction suction is performed with the tip portion facing the electronic component C. The proximal end portion of the suction nozzle 12 is connected to the nozzle holder 13.
The nozzle holder 13 is a cylindrical body to which the suction nozzle 12 is attached at one end portion thereof, and a flange-shaped flange portion 13a is formed at the other end portion. The nozzle holder 13 is held by an intake supply pipe 41 that can be moved up and down, which will be described later, and when the nozzle holder 13 moves upward together with the intake supply pipe 41, the overhanging prevention that restricts the upward movement of the flange 13a beyond a predetermined position. It will be a stopper. This prevents an excessive load from being applied to the load cell 15 and protects it.
[0016]
(Intake air supply means)
The intake air supply means 40 is supported by the second vertical movement means 30 so as to be movable up and down, and is connected to an intake air supply pipe 41 that holds the nozzle holder 13 at a lower end portion thereof, and an upper end portion of the intake air supply pipe 41. A movable body 42 and an intake air supply tube 43 connected to the intake air supply pipe 41 via the movable body 42 are provided.
[0017]
The intake air supply pipe 41 is supported by a rotating case 31 of a second vertical movement means 30 described later so that its longitudinal direction is parallel to the vertical direction. Further, the intake air supply pipe 41 has a spline groove formed along the longitudinal direction on the outside thereof, and is engaged with a spline nut 32 provided in the rotary case 31. On the other hand, the rotary 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 air supply pipe 41 can move up and down with respect to the rotary case 31 and rotate. A rotation operation is performed together with the rotation of the case 31.
[0018]
The movable body 42 has a bent intake path formed therein, and supplies intake air from an intake supply tube 43 connected to the side surface of the movable body 42 to an intake supply pipe 41 connected to the lower end portion. Further, a receiving recess is formed on the upper surface of the movable body 42 so that a lower end portion of a compression spring 17 described later contacts.
The intake supply tube 43 has one end connected to the movable body 42 and the other end connected to an intake pump or ejector (not shown) as an intake supply source via a flexible tube (not shown) made of a plastic material. Has been.
[0019]
(Elastic member for load compensation)
A compression spring 16 that abuts the lower surface of the movable body 42 with the intake air supply pipe 41 as an axis is provided in a counterbore portion of the rotary case 31, and the intake air supply means 40 is constantly urged upward by the compression spring 16. The attachment load of the compression spring 40 is set equal to or slightly larger than the sum of the weights of the intake air supply means 40, the nozzle holder 13, and the suction nozzle 12. That is, the compression spring 16 acts as a load compensating elastic member that cancels out the weight of the pressing portion constituted by the intake air supply means 40, the nozzle holder 13, and the suction nozzle 12. Thereby, since the load of the intake air supply means 40, the nozzle holder 13, and the suction nozzle 12 is not taken into account for the downward pressurization, the applied pressure can be accurately controlled.
[0020]
(Second vertical movement means)
The second vertical movement means 30 includes a rotating case 31 that is supported at the inner lower portion of the movable bracket 14 so as to be rotatable about the vertical direction and is movable up and down, and a center line of the rotating case 31 at the upper end of the rotating case 31. A support shaft 33 fixedly connected along the support shaft 33, a voice coil motor 34 for driving the rotary case 31 in the vertical direction with respect to the movable bracket 14 via the support shaft 33, and a range of vertical movement of the rotary case 31. And vertical movement range setting means 35.
[0021]
The rotating case 31 is formed in a rotating body shape that is hollow inside and has a lower outer diameter smaller than that of the upper part. The lower part 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 around the vertical direction. The air bearing 36 is a sleeve having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the lower portion of the rotating case 31, and can hold the rotating case 31 at the center position by supplying air to the gap with the rotating case 31. . 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 moved up and down.
[0022]
Further, the rotating case 31 has a storage chamber formed in the upper part inside thereof, and a through-hole penetrating from the storage chamber to the lower end is formed. The above-described spline nut 32 is provided in the through hole, and supports the intake air supply pipe 41 inserted through the through hole so as to be movable up and down. The spline nut 32 can rotate the intake supply pipe 41 along with the rotation of the rotating case 31.
In the center of the inner upper surface of the storage chamber of the rotating case 31, a load cell 15 as a pressure detection means is disposed. The load cell 15 has a pressure-sensitive portion directed downward, and the pressure-sensitive portion is provided at the upper end portion of the compression spring 17 as an elastic body disposed above the movable body 42 described above. The upper protrusion of the contact member 18 is in contact. The compression spring 17 is of a natural length such that the contact member 18 is always in contact with the pressure sensitive portion of the load cell 15 and applies a preload even when the movable body 42 is in 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 intake supply pipe 41, the rotary case 31, the support shaft 33 and the load cell 15 are all disposed on the same axis, the pressing force from the tip of the suction nozzle 12 is directly applied. Therefore, the tip pressure of the suction nozzle 12 can be detected with higher accuracy.
[0023]
The support shaft 33 has a lower end connected to the rotary case 31 and penetrates to the upper side of the movable bracket 14, and a voice disposed on the inner upper portion of the movable bracket 14 so that its longitudinal direction is parallel to the vertical direction. The coil motor 34 is supported. The voice coil motor 34 includes a bobbin 34a fixedly connected to the support shaft 33, a coil 34b fixedly mounted on the peripheral edge of the upper surface of the bobbin 34a, a casing 34c fixed to the movable bracket 14, and a casing 34c. And a cylindrical yoke 34d loosely inserted inside the coil 34b and having the support shaft 33 inserted in its center hole, and a cylindrical magnet fixed to the casing 34c and loosely inserted inside the coil 34b. 34e. The voice coil motor 34 can drive the support shaft 33 in the vertical direction via the coil 34 b and the bobbin 34 a according to the operation control of the operation control means 60, and is used for controlling the pressurizing force of the suction nozzle 12. The voice coil motor 34 drives the support shaft 33 in the vertical direction, but does not hinder the rotation operation of the support shaft 33, and the rotation angle of the suction nozzle 12 can be adjusted smoothly via the support shaft 33. is there.
[0024]
The vertical movement range setting means 35 functions as movement restriction means for the rotary case 31 and the suction nozzle 12, and includes an upper flange 35 a and a lower flange 35 b that are 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 are provided.
The support shaft 33 is driven upward by the voice coil motor 34, and the position when 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 it comes into contact with the thrust bearing 35d. The thrust bearings 35c and 35d can smoothly rotate the support shaft 33 even when the flange portions 35a and 35b are in contact with each other.
[0025]
(Rotation angle adjustment means)
The rotation angle adjusting means 50 includes a spline shaft 51 concentrically connected to the upper end portion of the support shaft 33 of the second vertical movement means 30 via a coupling, and a spline provided inside the lower end portion thereof. A cylindrical shaft body 53 that supports the spline shaft 51 so as to be movable up and down via a nut 52, and an output shaft is connected to the upper end portion of the cylindrical shaft body 53 via a coupling and disposed at the upper part of the main body frame 11. An angle adjustment motor 54 is provided, and an encoder 55 that detects the amount of rotation angle of the angle adjustment motor 54 is provided.
[0026]
The spline shaft 51, the cylindrical shaft 53, and the output shaft of the angle adjusting motor 54 are all concentric. As a result, the support shaft 33, the rotating case 31, the intake air supply pipe 41, and the suction nozzle 12 are all concentric. .
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. Rotation drive control is performed. As a result, the suction nozzle 12 is rotationally driven from the output shaft of the angle adjustment motor 54 via the cylindrical shaft body 53, the spline shaft 51, the support shaft 33, the rotary case 31, the intake air supply pipe 41, and the nozzle holder 13. The direction of the electronic component C sucked and held at the tip of the suction nozzle 12 can be adjusted.
[0027]
(Operation control means)
As shown in FIG. 2, the operation control means 60 includes a ROM 60a in which various functions described later of the electronic component transfer apparatus 10 are executed and a control program for executing each operation is written, and a vertical movement motor according to the control program. 21, a CPU 60b that centrally controls the operation of each part such as the voice coil motor 34, the angle adjustment motor 54, and the intake air supply means 40, and a RAM 60c that stores processing data of the CPU 60b in a work area.
[0028]
Further, the operation control means 60 includes a setting input means 64 for performing input setting of data necessary for the operation control, an instruction input for starting the operation, and the like, and the operation control means 60 for each of the motors 21, 34, 54. Drive circuits 61, 62, and 63 that are driven in accordance with the control signals from the encoders, and input circuits 65, 66, and 67 that input the outputs of the encoders 22, 55 and the load cell 15 to the operation control means 60 as detection signals. .
[0029]
The operation control means 60 performs control as a reference storage unit for storing the output of the load cell 15 when the suction nozzle 12 is not pressurized and not sucked as a reference value in the storage area of the RAM 60c. Do. The case where the suction nozzle 12 is in a non-pressurized state and in a non-sucking state means a case where the start of the holding operation of the electronic component C is input by the setting input means 64 here. In addition, the main power supply of the apparatus may be input.
The initial load is mainly due to a preload caused by the amount of deflection of the compression spring 17 from its natural length.
[0030]
Further, when the movable bracket 14 is driven downward to the preset target position by the first vertical movement means 20, the operation control means 60 detects the applied pressure of the load cell 15 as the initial load and the lowering threshold. Control is performed as a pressurization correction control unit that drives the rotary case 31 upward by the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30 to a range that does not exceed when the sum of the values exceeds or does not exceed.
Here, the lowering threshold value is set as a pressurization target value, which is input in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. Similarly, the lowering target position of the movable bracket 14 is also inputted in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. When the electronic component C is sucked, the target position is such that the tip position of the suction nozzle 12 is lower than the upper surface of the electronic component C, and when the electronic component C is pressed against the target mounting surface. The lower surface of the electronic component C held by suction is set to be lower than the mounting surface.
[0031]
Furthermore, the operation control means 60 adds the lower flange 35b and the thrust bearing 35d between the start of the lowering drive of the movable bracket 14 by the first vertical movement means 20 and the start of the operation control as the pressure correction control unit. Control as a lowering nozzle holding control unit that performs operation control for restricting movement of the rotating case 31 by pressure contact is performed.
[0032]
Further, when the movable bracket 14 is driven up to the ascending target position by the first up-and-down moving unit 20, the operation control unit 60 determines that the detected applied pressure of the load cell 15 is the sum of the initial load and a predetermined rising threshold value. When the value is less than or less than the value, control is performed as a rising nozzle holding control unit that performs operation control for restricting the movement of the rotating case 31 by press contact between the upper flange 35a and the thrust bearing 35c.
Here, the rising threshold value is equal to or slightly lower than the target pressure value. The rising threshold is input in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. Similarly, the ascending target position of the movable bracket 14 is also inputted in advance from the setting input means 64 and stored in a predetermined storage area of the RAM 60c. The ascending target position is, for example, a height at which the suction nozzle 12 does not collide with the surroundings when the electronic component transfer apparatus 10 is moved by the XY movement mechanism.
[0033]
(Explanation of operation of electronic component transfer device)
The operation of the electronic component transfer apparatus 10 having the above configuration will be described. Of the operations of the electronic component transfer apparatus 10, the lowering operation of the suction nozzle 12 will be described based on the flowchart of FIG. 3, and the upward operation of the suction nozzle 12 will be described based on the flowchart of FIG. 4.
[0034]
The electronic component transfer device 10 is positioned above the electronic component C to be sucked and held by the XY movement mechanism.
When the start of 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 with the tip of the nozzle 12 being in a non-adsorbed and non-pressurized state, and this is initialized. It memorize | stores in a storage area as a load (step S11: control as a reference | standard memory | storage part).
[0035]
Next, under the control of the operation control means 60, the movable bracket 14 is driven downward toward the lowering target position by the vertical movement motor 21 of the first vertical movement means 20 (step S12).
At this time, the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30 is driven downward until the lower flange 35b comes into pressure contact with the thrust bearing 35d in accordance with the control of the operation control means 60. (Step S13: Control as a descending nozzle holding control unit).
[0036]
During the lowering operation of the movable bracket 14, the operation control means 60 determines whether or not the detected value of the applied pressure based on the output of the load cell 15 exceeds the total value of the initial load and the lowering threshold value (step S14). If not, it is determined whether or not the lowering target position has been reached from the output of the encoder 22 (step S15). If not, 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 detection pressure of the load cell 15 increases, and reaches and exceeds the total value of the initial load and the lowering threshold value. Become. Thereby, the operation control means 60 performs an operation control for driving the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30 upward (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 lowering threshold value, and if the detected pressure still exceeds the second up-and-down moving means. The ascending drive control of the rotating case 31 by 30 is performed (step S17).
If the detected pressure is lower, the process proceeds to step S15, and the operation control means 60 confirms the current position of the movable bracket 14.
[0037]
When it is determined that the movable bracket 14 has reached the lowering target position, the operation control means 60 stops driving the first vertical movement means 20 (step S16). Thereby, the lowering operation control of the suction nozzle 12 ends. After the end of the descent operation control, the tip of the suction nozzle 12 is in contact with the electronic component C with a target pressure, and the operation control means 60 starts driving the intake air supply means 40. Operation control is performed, and the suction of the electronic component C is performed at the tip portion with the inside of the suction nozzle 12 being a negative pressure.
[0038]
Next, the raising operation of the suction nozzle 12 is performed. The operation control means 60 drives the movable bracket 14 upward to the ascending target position by the vertical movement motor 21 of the first vertical movement means 20 (step S21). Further, the operation control means 60 determines whether or not the detected value of the applied pressure based on the output of the load cell 15 is equal to or less than the total value of the initial load and the rising threshold value during the raising operation of the movable bracket 14 (step S22). ), If the total value does not fall below the total value, the determination is continuously continued until the movable bracket 14 is driven upward until the total value falls below the total value.
[0039]
By the upward driving of the movable bracket 14, the lower surface of the electronic component C held by the suction nozzle 12 is moved away from the place where it is placed. As a result, the detection value of the load cell 15 becomes equal to or less than the total value of the initial load and the rising threshold value, and the motion control means 60 causes the upper flange 35a to move to the thrust bearing 35c by the voice coil motor 34 of the second vertical movement means 30. The ascending drive is performed until pressure contact is made, and the vertical vibration of the rotating case 31 is prevented (step S23: control as the ascending nozzle holding control unit).
[0040]
Further, the operation control means 60 determines whether or not the ascent target position has been reached from the output of the encoder 22 (step S24). If not reached, the operation control means 60 continues to check the output of the encoder 22 until reaching the first vertical movement means 20 while continuing to drive.
When it is determined that the movable bracket 14 has reached the ascending target position, the operation control means 60 stops driving the first vertical movement means 20 (step S25). Thereby, the raising operation control of the suction nozzle 12 ends.
[0041]
Thereafter, when it is necessary to adjust the rotation angle of the suction nozzle 12, the operation control 60 drives the angle adjustment motor 54 of the rotation angle adjustment means 50 according to the rotation angle preset by the setting input means 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 and pressurizing the electronic component C to the target assembly position is performed in the same manner as described above.
[0042]
(Other matters)
In the operation control by the operation control means 60, the applied pressure at the tip of the suction nozzle 12 is made constant. However, the present invention is not limited to this. For example, a change such as gradually increasing the applied pressure may be added. .
In addition, the lowering speed is decreased immediately before the suction nozzle 12 contacts the electronic component C or immediately before the electronic component C sucked by the suction nozzle 12 contacts the substrate, so that the impact force on the electronic component C is further reduced. May be.
In addition, when the load cell 15 does not have sufficient linearity in output with respect to the applied pressure, the output characteristics of the load cell 15 incorporated in advance by the load cell having high linearity are measured to the operation control means 60. It may be stored and referred to when the applied pressure is obtained from the output of the load cell 15.
Further, in the case where the operation control unit 60 performs control as the reference storage unit, the above operation illustrates the case where the initial load is detected and stored only at the start of the descent operation. If there is a possibility that it will fluctuate accordingly, the initial load may be updated more frequently.
[0043]
The compression spring 16 serving as a load compensating elastic member is not necessarily attached to the suction supply means 40, the nozzle holder 13, and the suction when the load value allowed for the electronic component C to which the suction nozzle 12 is abutted and pressed is not very small. It does not need to be set to be equal to or slightly larger than the sum of the respective weights with the nozzle 12 and may be smaller than the sum of the respective weights depending on the load value allowed for the object. In this case, there is an advantage that it is not necessary to strictly manage the spring constant and the compression amount of the compression spring 16.
[0044]
Further, the suction nozzle 12 or the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13 may be exchanged depending on the electronic component C to be sucked and held and pressurized. In this case, the sum of the weights of the intake air supply means 40, the nozzle holder 13, and the suction nozzle 12 does not necessarily match that before the replacement according to the replacement. Therefore, the spring constant and the compression amount of the compression spring 16 may be set according to the suction nozzle 12 with the largest weight used, or the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13. In this case, if another suction nozzle 12 or the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13 are used, the restoring force of the compression spring 16 becomes larger than the sum of the weights of the intake air supply means 40, the nozzle holder 13 and the suction nozzle 12. In this case, the weight of the suction nozzle 12 or the sum of the weights of the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13 is obtained in advance, and the difference between the spring constant of the compression spring 16 and the weight of the suction nozzle 12 in which the compression amount is set in advance. Alternatively, the load control may be performed by calculating the difference between the suction nozzle 12 and the sum of the weights of the nozzle holder 13 and adding this difference to the load control target value.
[0045]
On the contrary, the compression amount of the compression spring 16 may be set in accordance with the suction nozzle 12 having the smallest weight or the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13. In this case, when another suction nozzle 12 or the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13 are used, the restoring force of the compression spring 16 is smaller than the sum of the weights of the intake air supply means 40, the nozzle holder 13 and the suction nozzle 12. . In this case, the difference between the weight of the suction nozzle 12 in which the weight of the suction nozzle 12 or the sum of the weights of the suction nozzle 12 and the nozzle holder 13 is obtained in advance and the spring constant of the compression spring 16 and the compression amount are set in advance. If the difference between the suction nozzle 12 and the sum of the weights of the nozzle holder 13 is not sufficiently small with respect to the load allowed for the electronic component C to be pressurized, the suction nozzle 12 is used. It may be displayed that it cannot be performed, or the operation may be stopped.
[0046]
【The invention's effect】
The main invention related to the electronic component transfer apparatus is that the pressing portion when the suction nozzle abuts on the electronic component or the electronic component adsorbed on the suction nozzle abuts on the substrate is located near the axis on the pressure center axis. And the pressing part including the suction nozzle moves toward the pressure detection means while compressing the elastic body, and an elastic force equal to the pressure generated at the tip of the suction nozzle is applied. Since it is added to the pressure detection means, the impact force applied to the electronic component when the suction nozzle contacts the electronic component and when the electronic component sucked by the suction nozzle contacts the substrate is reduced. Furthermore, by providing a load compensation means that offsets the weight of the pressing portion, the weight of the pressing portion is not taken into account, and the applied pressure at the tip of the suction nozzle is continuously detected in real time and reflected in the operation control. Due to the configuration, it is possible to increase the accuracy of the pressure control.
[0047]
Furthermore, the first vertical movement means performs the downward driving, and the second vertical movement means performs the upward driving of the suction nozzle for correcting the pressurizing force at that time. Since switching driving is not required, the influence of inertial force is reduced and high response is realized. Therefore, it is possible to set the applied pressure at the tip of the suction nozzle with high accuracy. Since the correction control is performed by the second vertical movement means, high accuracy is not required for the configuration of the first vertical movement means. For example, the drive source of the first vertical movement means can be driven at high speed. By using, it is possible to further speed up the work.
[0048]
Further, since the output shaft of the rotation angle motor of the rotation angle adjustment means is concentrically connected to the suction nozzle via the support shaft, the rotation case, and the intake air supply pipe, the output of the angle adjustment motor is almost directly connected to the suction nozzle. It is possible to adjust the angle with high accuracy and high response.
[0049]
The main invention related to the electronic component transfer method is that when the electronic component is transferred, the first vertical movement means is driven to move the second vertical movement means downward when the moving body is lowered. Thus, the vertical fluttering of the second vertical movement means can be suppressed. Accordingly, it is possible to immediately and accurately detect the applied pressure when the suction nozzle contacts the electronic component or when the electronic component sucked by the suction nozzle contacts the substrate. Further, if the electronic component is sucked, it is possible to prevent the electronic component from being picked up and removed.
Next, after the tip of the suction nozzle abuts downward, an increase in pressure is detected by the pressure detection means. As a result, the second vertically moving means drives the suction nozzle to rise, thereby suppressing or avoiding an increase in the applied pressure.
When the movable body is raised by driving the first vertical movement means, the vertical movement of the second vertical movement means is suppressed by driving the second vertical movement means upward. Accordingly, if the electronic component is sucked, the electronic component can be prevented from being displaced or removed.
As a result, the setting accuracy of the pressurizing force is improved and the pressurization can be performed accurately, and the electronic component can be placed at an accurate position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electronic component transfer apparatus according to an embodiment of the invention.
2 is a block diagram showing a control system of the electronic component transfer apparatus disclosed in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a suction nozzle lowering operation of the electronic component transfer apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing a suction nozzle lowering operation of the electronic component transfer apparatus.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Electronic parts transfer equipment
12 Suction nozzle
13a buttock
14 Movable bracket (moving body)
15 Load cell (Pressure detection means)
16 Compression spring (elastic material for load compensation)
17 Compression spring (elastic member for load transmission)
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 parts

Claims

In the electronic component transfer apparatus for holding and taking out the electronic component from the component supply unit on the suction nozzle and placing the electronic component at a predetermined position on the substrate,
The suction nozzle for sucking and holding the electronic component at the tip, and
A movable body supported to be movable up and down;
First vertical movement means for driving the movable body in the vertical direction;
A second vertical movement means that is mounted on the movable body and drives the suction nozzle from the movable body along the vertical direction;
A movement restricting means for restricting the movement of an object that moves up and down by pressure contact by driving up or down of the second vertically moving means;
Intake air supply means for supplying intake air to the tip of the suction nozzle;
A nozzle holder that is disposed at the lower end of the intake air supply means and holds the suction nozzle; and an elastic member for load compensation that offsets the weight of the suction nozzle and the nozzle holder and the previous intake air supply means;
A pressure detection means for detecting the pressure at the tip of the suction nozzle;
An electronic component transfer apparatus comprising: a load transmitting elastic member that is interposed between the pressure detection means and the intake air supply means and transmits a load in a vertical direction.

Operation control means for controlling the operation of the first vertical movement means and the second vertical movement means, and the operation control means is configured to drive the moving body downward by the first vertical movement means. 2. The electronic component transfer apparatus according to claim 1, further comprising a pressure correction control unit configured to drive up the second vertical movement unit based on the detection pressure applied by the pressure detection unit.

The electronic component transfer apparatus according to claim 1, further comprising a rotation angle adjusting unit that adjusts a rotation angle of the suction nozzle about an axis along a vertical direction.

In the electronic component transfer method in which the electronic component is held and taken out by the suction nozzle from the component supply unit, and the electronic component is placed at a predetermined position on the substrate.
While driving the second vertical movement means downward, the first vertical movement means is driven to lower the moving body, and the second vertical movement means is driven to rise based on the detected pressure of the pressure detection means. While driving the first vertical moving means to lower the moving body, lowering the moving body to a target height and stopping the second vertical moving means based on the output of the pressure detecting means A target load is applied to the electronic component, and the first vertical movement means is driven while the second vertical movement means is driven upward to raise the movable body. Loading method.