JP4954652B2 - 精密部品の組み付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路基板等の精密部品を他の精密部品の所定の位置に位置決めして組み付ける精密部品の組み付け装置に関する。

例えば１ｍｍ角で厚さ0.5 ｍｍの水晶発振子や電子回路基板等の精密部品を互いに積み重ねたり、台座等の他の精密部品の所定位置に貼りつけたりするマウント作業のため、組立セルとも呼ばれる組み付け装置が使用されている。
マウント作業の一例を特許文献１の記載を引用して説明する。図２は組み付けを行う電子部品の一例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図で、Ｓはマウントベースとなるステム、ＣはステムＳ上の所定位置にマウントされる半導体等の固体素子のチップ（ワーク）である。

図３はマウントを行う手順を説明する従来の組立セルのレイアウトを示す平面図で、ウエハからダイシングにより切り出されたチップＣを載置した第１のトレイ3aから、ロボットアームが１個のチップＣを取り出し、水平移動してそのチップＣを位置決め装置４に置き、位置決めを行ったのち、ステムＳを所定位置に整列させた第２のトレイ3bに移動してステムＳ上の所定位置にそのチップＣをマウントする。ここで位置決め装置によりロボットアームに対してチップＣを位置決めすることにより、ステムＳ上の所定位置に正確にチップＣをマウントすることができるのである。

このようなマウント作業を行なう従来の組み付け装置として、特許文献２に記載のものを図面により簡単に説明する。
図４は特許文献２に記載の平板状精密部品の組み付け装置を示す斜視図で、１はベース、20は先端でワークを吸着する吸着ヘッド、21は吸着ヘッド20をＺ軸方向（上下方向）に移動させるＺ軸駆動部（昇降機構）、３はチップ、ステムなどの精密部品を上面に載置して水平移動するワークステージ、34はワークステージ３においてワークを保持するホルダ、４は位置決め装置であるセンタリングチャック、５はこれらを操作する操作スイッチや制御盤を含む操作盤である。

つぎに図５の説明図により組立セル各部の動作と位置関係を説明する。吸着ヘッド２は上下の垂直方向のみ、ワークステージ３は左右の水平方向のみに移動するものとし、前者がＺ軸、後者がＸ軸である。両軸は同一垂直平面内にあり、直交している。さらに下方のセンタリングチャック４の中心もＺ軸位置にあり、吸着ヘッド２はその直上から上方にかけてＺ軸に沿って昇降する。またワークステージ３は吸着ヘッド２の昇降ストロークの中間高さで水平移動しながらセンタリングチャック４の直上をかわす退避位置ならびに上面に搭載した複数のホルダ34のそれぞれが前記Ｚ軸位置、すなわち吸着ヘッド２の真下になる位置で停止させることができる。ワークステージ３のホルダ34はＸ軸上に１列に並んでいる。またかりに、図５に符号Ａで示したようにワークステージ３にＸ軸上のもの以外にもホルダを設け、複数列とするのであれば、Ｚ軸、Ｘ軸のほかに前後方向のＹ軸を想定し、ワークステージ３を同一水平面内でＸＹ両方向に移動させるようにすればよい。
特開昭６３−２６６８４９号公報 特開２００３−１３３３３９号公報

以上説明したような従来の精密部品の組み付け装置においては、ワークを平面上に載置したり、平面上で重ねたりするのにはとくに問題がなかったが、たとえば超小型カメラ用レンズの鏡胴内にレンズやレンズ押えを挿入するような作業の場合、鏡胴の内径が約３ｍｍ、レンズとの隙間が１〜３μｍしかない。ほんのわずかセンターがずれても挿入の途中でレンズが鏡胴の壁に引っかかり、ずれたまま曲がって挿入されたり、割れてしまうなどの不具合が発生する。

本発明は、このような微妙な作業においても引っかかりをいち早く検知して問題なく挿入ができるような精密部品の組み付け装置を実現することを目的とする。

本発明は、精密部品の組み付け装置において、精密部品を吸着して昇降する吸着ヘッド（２）が、昇降機構（21）によって垂直に昇降する昇降フレーム（22）と、この昇降フレーム（22）の上端からバランス機構（23）を介して吊り下げられた衝撃手段（24）と、前記昇降フレーム（22）に対して上下スライド可能に取り付けられ、下端に精密部品を吸着する吸着ヘッド本体（20）と、この吸着ヘッド本体（20）を前記昇降フレーム（22）側に吊り上げる引張りばね（25）と、吸着ヘッド本体（20）と昇降フレーム（22）との間の距離の変化を検出する距離変化検出手段（26）とを備え、前記距離変化検出手段（26）により吸着ヘッド本体（20）と昇降フレーム（22）との間の距離の変化を検出して前記衝撃手段（24）を作動させ、前記吸着ヘッド本体（20）を叩くことを特徴とする精密部品の組み付け装置であり、好ましくは前記衝撃手段が圧電素子である前記の精密部品の組み付け装置である。

本発明によれば、引っかかりを即時に解消して精密部品の組み付けを順調に行なうことで能率、歩留りが大きく向上し、生産性が高まるという、すぐれた効果を奏する。

本発明の実施例を図面により説明する。図１は実施例の精密部品の組み付け装置における要部、すなわち吸着ヘッド２を示す側面図で、20は吸着ヘッド本体、21は昇降機構、22は昇降フレーム、23はバランス機構、24は衝撃手段、25は引張りばね、26は距離変化検出手段、27はスライドフレーム、28は真空ホースである。
精密部品を吸着して昇降する吸着ヘッド２は、昇降機構21によって垂直に昇降する昇降フレーム22と、この昇降フレーム22の上端からバランス機構23を介して吊り下げられた衝撃手段24と、スライドフレーム27を介して前記昇降フレーム22に対して上下スライド可能に取り付けられ、真空ホース28に連通して下端に精密部品を吸着する吸着ヘッド本体20と、この吸着ヘッド本体20を前記昇降フレーム22側に吊り上げる引張りばね25と、吸着ヘッド本体20と昇降フレーム22との間の距離の変化を検出する距離変化検出手段26とから構成される。

昇降機構は、たとえばモータでスクリュー軸を回転させ、ボールねじで直線移動するようにしたリニアガイドなどが、隙間による誤差がなく好適である。昇降フレーム22は昇降機構によって昇降するが、吸着ヘッド本体20はこの昇降フレーム22に対して上下スライド可能に取り付けられ、衝撃手段24に当接するように引張りばね25により付勢されている。
バランス機構23は、ピストンの上下で油圧を変えて、下側は、吊り下げられている衝撃手段24、スライドフレーム27、引張りばね25による付勢力の合計の重量に見合う力を上向きに作用させてバランスさせ、いわば浮いた状態としている。

距離変化検出手段26はこの自重とバランスした状態を基準として、昇降フレーム22と吸着ヘッド本体20との距離ｄを測定し、吸着ヘッド本体20が浮き上がれば距離ｄが大きくなるのでその変化を検出する。したがって、マウント作業において何らかの引っかかりが発生すれば、その抵抗によって吸着ヘッド本体20が浮き上がり、その上にある衝撃手段24を押し上げるから、これをいち早く検知して電気信号により衝撃手段24を作動させることができる。

衝撃手段としては、たとえばピエゾ抵抗効果を利用したＰＺＴ（Piezoelectric transducer）などの名称で知られる圧電素子などがよい。圧電素子は電圧をかけると高速で変形するセラミックスで、衝撃力によって下にある吸着ヘッド本体20を瞬間的に軽い力で叩くので、マウント途中の精密部品の引っかかりがはずれ、首尾よく所定の位置に精密部品をマウントすることができる。

本発明実施例における精密部品の組み付け装置の要部を示す側面図である。 本発明に係わる電子部品の一例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 従来の技術における組み立てセルのレイアウトを示す平面図である。 従来の技術における平板状精密部品の組み付け装置を示す斜視図である。 従来の技術における組み立てセル各部の動作と位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１ ベース
２ 吸着ヘッド
３ ワークステージ
3a、3b トレイ
４ センタリングチャック（位置決め装置）
５ 操作盤
20 吸着ヘッド本体
21 Ｚ軸駆動部（昇降機構）
22 昇降フレーム
23 バランス機構
24 衝撃手段
25 引張りばね
26 距離変化検出手段
27 スライドフレーム
28 真空ホース
34 ホルダ
Ｓ ステム
Ｃ チップ

Claims (2)

1. 精密部品の組み付け装置において、精密部品を吸着して昇降する吸着ヘッド（２）が、昇降機構（21）によって垂直に昇降する昇降フレーム（22）と、この昇降フレーム（22）の上端からバランス機構（23）を介して吊り下げられた衝撃手段（24）と、前記昇降フレーム（22）に対して上下スライド可能に取り付けられ、下端に精密部品を吸着する吸着ヘッド本体（20）と、この吸着ヘッド本体（20）を前記昇降フレーム（22）側に吊り上げる引張りばね（25）と、吸着ヘッド本体（20）と昇降フレーム（22）との間の距離の変化を検出する距離変化検出手段（26）とを備え、
   前記距離変化検出手段（26）により吸着ヘッド本体（20）と昇降フレーム（22）との間の距離の変化を検出して前記衝撃手段（24）を作動させ、前記吸着ヘッド本体（20）を叩くことを特徴とする精密部品の組み付け装置。
2. 前記衝撃手段（24）が圧電素子である請求項１に記載の精密部品の組み付け装置。

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