專利名稱：元器件安裝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及元器件安裝裝置，具體涉及一種用于將電子元器件安裝在印刷電路基板等的安裝對象物上時(shí)的元器件安裝裝置。
作為用于安裝電子元器件場合的以往的元器件安裝裝置之一的元器件安裝裝置，是在XY軸機(jī)械手上安裝具有保持電子元器件的保持機(jī)構(gòu)(通過真空吸附電子元器件的吸附噴嘴和機(jī)械夾持的夾持機(jī)構(gòu)等)的頭部，以通過保持機(jī)構(gòu)保持電子元器件的狀態(tài)使頭部移動(dòng)，并將電子元器件安裝在預(yù)定的印刷電路基板等的安裝對象物的預(yù)定位置上。
作為這種方式的元器件安裝裝置，例如有如圖4所示的元器件安裝裝置，它具有載置元器件排列整齊用的托盤等的元器件供給夾具的元器件供給部51，載置作為電子元器件的安裝對象的基板等的安裝對象物的元器件安裝部52，具有從元器件供給部51對電子元器件進(jìn)行吸附和保持的真空吸附噴嘴等的元器件保持機(jī)構(gòu)53的安裝頭54，裝有安裝頭54的XY軸機(jī)械手55，用于獲得電子元器件的位置信息而在預(yù)定位置對保持在安裝頭54的元器件保持機(jī)構(gòu)53上的電子元器件進(jìn)行攝像的元器件攝像裝置(攝像機(jī))56和為了獲得安裝位置信息而對基板等的元器件安裝對象進(jìn)行攝像的安裝對象物攝像裝置(攝像機(jī))57，在由安裝頭54的元器件保持機(jī)構(gòu)53對電子元器件進(jìn)行吸附和保持的狀態(tài)下，通過使安裝頭54沿箭頭a,b,c,d所示方向移動(dòng)將電子元器件安裝在安裝對象物的預(yù)定位置。
然而，在上述以往的電子元器件安裝裝置中，必須使安裝頭54移動(dòng)到元器件吸附位置、元器件位置識(shí)別用的元器件攝像裝置56的攝像位置以及元器件安裝位置(例如基板上的預(yù)定位置)共計(jì)3個(gè)位置，安裝頭54的移動(dòng)距離(動(dòng)線)變長，為電子元器件的安裝，安裝頭54的移動(dòng)、停止所需時(shí)間和攝像所得圖象的運(yùn)算處理所需時(shí)間的合計(jì)時(shí)間是必須的，從而成為難以縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的主要原因。另外，雖然也有將用于確認(rèn)元器件安裝位置的安裝對象物攝像裝置(攝像機(jī))載置于安裝頭上的元器件安裝裝置，但在此場合，必須包含用于對作為安裝對象物的基板等進(jìn)行攝像的位置并在至少4個(gè)位置使安裝頭移動(dòng)，存在動(dòng)線更長的問題。
另外，在上述以往的元器件安裝裝置中，在將元器件安裝部(基板等的安裝對象物)52安裝到XY工作臺(tái)(未圖示)的場合，產(chǎn)生必須使XY工作臺(tái)沿與安裝頭54的移動(dòng)方向相同方向移動(dòng)并進(jìn)行安裝位置的微調(diào)的情況，存在不僅位置控制困難、且設(shè)備重復(fù)，從而引起成本增大的問題。
另一方面，在元器件供給部中雖然一般是對使許多個(gè)電子元器件排列整齊配置的的托盤等的元器件供給夾具進(jìn)行設(shè)置，但為進(jìn)一步提高自動(dòng)化的生產(chǎn)率，要求將元器件連續(xù)地供給元器件供給部或元器件供給夾具，并要求與此相應(yīng)的對策。
本發(fā)明鑒于上述以往元器件安裝裝置存在的問題，其目的在于提供一種能縮短安裝頭的移動(dòng)距離、縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間且安裝位置精度優(yōu)良的元器件安裝裝置。
本發(fā)明的元器件安裝裝置的特點(diǎn)是，具有對元器件供給夾具或振動(dòng)送料器、整體(bulk)送料器、帶狀送料器、粘結(jié)條送料器中的一種或多種加以組合設(shè)置，并由驅(qū)動(dòng)裝置沿預(yù)定方向作直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的元器件供給部，對安裝對象物加以設(shè)置、并由驅(qū)動(dòng)裝置沿與上述元器件供給部的移動(dòng)方向平行的方向直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的元器件安裝部，具有用于對元器件進(jìn)行保持的元器件保持機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)裝置沿與上述元器件供給部和元器件安裝部的移動(dòng)方向垂直的方向直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)、且在上述元器件供給部中拾取已設(shè)置元器件、并將該元器件在元器件安裝部中安裝于已設(shè)置的安裝對象物的預(yù)定位置的安裝頭，在上述安裝頭直線移動(dòng)過程中對保持在上述安裝頭的元器件保持機(jī)構(gòu)中的元器件攝像的元器件攝像裝置，具有分別對上述元器件供給部、元器件安裝部和安裝頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制裝置以及對由上述元器件攝像裝置拍攝的圖象進(jìn)行運(yùn)算處理的圖象運(yùn)算處理裝置。
采用本發(fā)明的元器件安裝裝置，由于在對元器件供給部和元器件安裝部分別獨(dú)立并相互平行地往復(fù)驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，對具有元器件保持機(jī)構(gòu)的安裝頭沿與元器件供給部和元器件安裝部的移動(dòng)方向垂直的方向往復(fù)驅(qū)動(dòng)，并通過元器件攝像裝置對保持在元器件保持機(jī)構(gòu)中的元器件進(jìn)行攝像，故能在安裝頭動(dòng)作過程中通過元器件攝像裝置對元器件進(jìn)行攝像并獲得安裝位置的補(bǔ)償信息。因此，通過僅使安裝頭沿預(yù)定方向直線移動(dòng)，即能從元器件供給部拾取元器件并高精度地安裝到元器件安裝部的安裝對象物的預(yù)定位置。其結(jié)果是與以往的使安裝頭移動(dòng)3個(gè)或4個(gè)位置的場合相比，在能縮短移動(dòng)距離并縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的同時(shí)，并能提供一種防止設(shè)備重復(fù)、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良、安裝位置精度高的元器件安裝裝置。
另外，在本發(fā)明中，由于元器件供給部中對托盤、托板等的元器件供給夾具、或振動(dòng)送料器、整體送料器、帶狀送料器、粘結(jié)條送料器中的一種或多種加以組合設(shè)置，故能連續(xù)供給種類和大小不同的元器件，能進(jìn)一步提高自動(dòng)化的生產(chǎn)率。
附圖簡單說明圖1為用于說明本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的元器件安裝裝置的整體構(gòu)成圖。
圖2為大致表示上述元器件安裝裝置的安裝動(dòng)作的俯視圖。
圖3為表示其他實(shí)施形態(tài)的元器件供給方式的概略圖。
圖4為表示以往一般的元器件安裝動(dòng)作的概略圖。
以下根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1和圖2為用于說明本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的元器件安裝裝置的圖，其中，圖1為為表示元器件安裝裝置的整體構(gòu)成的立體圖，圖2為大致表示元器件安裝裝置的安裝動(dòng)作的俯視圖。
圖中，1為元器件安裝裝置，該元器件安裝裝置1構(gòu)成為在L字狀的底座件2上載置有元器件供給部3、元器件安裝部4、具有4個(gè)真空吸附噴嘴(元器件保持機(jī)構(gòu))5的安裝頭6、元器件攝像機(jī)(元器件攝像裝置)7等。另外，本元器件安裝裝置1還具有分別對上述元器件供給部3、元器件安裝部4、吸附噴嘴5和安裝頭6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制裝置(未圖示)和對來自上述元器件攝像機(jī)7的圖象進(jìn)行運(yùn)算處理的圖象運(yùn)算處理裝置(未圖示)。
上述底座件2由振動(dòng)衰減率比金屬件高且熱膨脹系數(shù)小的材料如混凝土、陶瓷、金屬與陶瓷的復(fù)合材料或者大理石等一體形成，并構(gòu)成在底座本體2a的后端一體形成垂直壁2b。因此，能在使各機(jī)構(gòu)部動(dòng)作時(shí)的振動(dòng)有效衰減的同時(shí)抑制由直線電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)熱引起的各機(jī)構(gòu)部的位置偏移，從而能提高并保持電子元器件的安裝精度。另外，由于底座件2由上述材料一體形成，各機(jī)構(gòu)部振動(dòng)時(shí)的相位相同，與各機(jī)構(gòu)部分散振動(dòng)時(shí)的情況相比，能抑制由振動(dòng)造成的弊害。
上述元器件供給部3從裝置正面看配置在底座本體2a的左端部，并由未圖示的直線電動(dòng)機(jī)沿直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件(驅(qū)動(dòng)裝置)在X軸方向(前后方向)直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)。在該元器件供給部3的上面設(shè)置有排列整齊地配置有許多個(gè)電子元器件的托板(元器件供給夾具)3a。在該托板3a上形成有容置電子元器件的容置凹部，且該容置凹部排列成具有與上述各吸附噴嘴5的排列間距對應(yīng)的間距。因此能以4個(gè)吸附噴嘴5一次保持4個(gè)電子元器件。
上述元器件供給部3上配設(shè)有振動(dòng)送料器30。該振動(dòng)送料器30通過振動(dòng)供給部32將許多個(gè)電子元器件依次供給至上述托板3a的各容置凹部。
上述元器件安裝部4配置在底座本體2a的中央部，并通過直線電動(dòng)機(jī)8沿一對直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件(驅(qū)動(dòng)裝置)8a、8b在與上述元器件供給部3的移動(dòng)方向平行的X軸方向(前后方向)直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)。在該元器件安裝部4的上面設(shè)置有安裝有電子元器件的印刷電路基板(安裝對象物)4a。
上述安裝頭6位于元器件供給部3和元器件安裝部4的上方并配設(shè)在固定于垂直壁2b上的架臺(tái)9上。該架臺(tái)9上安裝固定有一對直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件10、10，且上述安裝頭6通過直線電動(dòng)機(jī)11沿直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件10在與X軸方向垂直的Y軸方向(左右方向)直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)上述安裝頭6的直線電動(dòng)機(jī)11采用直接驅(qū)動(dòng)方式的直線電動(dòng)機(jī)，另外，作為直線電動(dòng)機(jī)圓編碼器則采用玻璃標(biāo)尺、金屬標(biāo)尺等，以能進(jìn)行全封閉的高精度定位。
上述各真空吸附噴嘴5固定在固定件5a上，并且該固定件5a沿固定于上述安裝頭6的一對直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件12a、12a在Z軸方向(上下方向)可移動(dòng)地加以支承。另外，上述固定件5a通過使與伺服電動(dòng)機(jī)13連接的凸輪板14旋轉(zhuǎn)而沿Z軸方向往復(fù)驅(qū)動(dòng)。并且，上述各吸附噴嘴5為能通過未圖示的旋轉(zhuǎn)定位驅(qū)動(dòng)裝置將吸附保持著的電子元器件圍繞Z軸(圖1的θ方向)旋轉(zhuǎn)定位地加以支承。
上述元器件攝像機(jī)7配置固定在元器件供給部3與元器件安裝部4之間，并構(gòu)成為當(dāng)安裝頭6從元器件供給部3向元器件安裝部4直線移動(dòng)時(shí)對吸附保持在上述吸附噴嘴5處的電子元器件進(jìn)行攝像。然后求得相對于由上述攝像機(jī)7拍攝的電子元器件的基準(zhǔn)點(diǎn)(一般為吸附噴嘴的中心點(diǎn))的偏移量，并相應(yīng)于該偏移量算出X軸、Y軸及θ的補(bǔ)償量。
另外，在上述元器件供給部3與元器件攝像機(jī)7之間配設(shè)有填充有粘接劑、導(dǎo)電性粘接劑、焊劑等的涂敷部16。在元器件供給部3中將拾取的電子元器件搬運(yùn)到元器件安裝部4時(shí)，能通過該涂敷部16將粘接劑和焊劑等自動(dòng)地涂敷在該電子元器件上，并能提高生產(chǎn)率。
上述架臺(tái)9上與安裝頭6獨(dú)立配設(shè)有多目的頭17。該多目的頭17由直線電動(dòng)機(jī)18沿直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件10作Y軸方向直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)。多目的頭17上配置有基板攝像機(jī)19。求得對于通過該基板攝像機(jī)19拍攝的印刷電路基板4a的實(shí)際安裝位置的偏移量，并相應(yīng)于該偏移量算出X軸、Y軸的補(bǔ)償量。
由于將上述多目的頭17與安裝頭6獨(dú)立配置，故能在安裝頭6在元器件供給部3中進(jìn)行電子元器件拾取動(dòng)作時(shí)拍攝印刷電路基板4a，能縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。另外，在多目的頭17上除攝像機(jī)19外還可載置用于在印刷電路基板4a上涂敷粘接劑的粘接劑分配器。
本實(shí)施形態(tài)的元器件安裝裝置1還具有將通過前道工序設(shè)備A裝配的印刷電路基板運(yùn)至上述元器件安裝部4、并在該元器件安裝部4中將安裝電子元器件的安裝完畢的印刷電路基板4a運(yùn)至后道工序設(shè)備B的元器件搬運(yùn)部20。
該元器件搬運(yùn)部20包括并列配置在底座本體2a上的右側(cè)端部的一對運(yùn)入軌道21、21和運(yùn)出軌道22、22，沿該運(yùn)入、運(yùn)出軌道21、22在X軸方向往復(fù)移動(dòng)的運(yùn)入、運(yùn)出臺(tái)車23、24，使該各臺(tái)車23、24分別獨(dú)立往復(fù)驅(qū)動(dòng)的同步皮帶25、25及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)26，對配置于上述運(yùn)入、運(yùn)出臺(tái)車23、24的上方并設(shè)置于該臺(tái)車23、24中的印刷電路基板加以夾持的移載件27、27，沿上下方向(Z軸方向)和左右方向(Y軸方向)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)各移載件27的移載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)28。
而且，將前道工序設(shè)備A中安裝的印刷電路基板運(yùn)送到在前道工序設(shè)備A的受讓位置待機(jī)的運(yùn)入臺(tái)車23，且運(yùn)入臺(tái)車23以該狀態(tài)移動(dòng)到與元器件安裝部4并行的位置。接著，移載件27將運(yùn)入臺(tái)車23的印刷電路基板運(yùn)送到元器件安裝部4的預(yù)定位置并進(jìn)行固定。
接著，一旦元器件在印刷電路基板上安裝結(jié)束，移載件27即將安裝好的印刷電路基板運(yùn)送至運(yùn)出臺(tái)車24，且該運(yùn)出臺(tái)車24移動(dòng)至后道工序設(shè)備B的的受讓位置。
以下說明本實(shí)施形態(tài)的作用效果。
由本實(shí)施形態(tài)的元器件安裝裝置1將電子元器件安裝在印刷電路基板時(shí)，首先，在振動(dòng)送料器30將電子元器件供至托板3a的各容置凹部、元器件供給部3沿X軸方向移動(dòng)的同時(shí)，安裝頭6沿Y軸方向移動(dòng)并在預(yù)定的拾取位置(吸附噴嘴中心與容置凹部中心一致的位置)處定位。固定件5a在該拾取位置處下降并通過各吸附噴嘴5吸附保持電子元器件，其后吸附噴嘴5上升。
在該拾取工序時(shí)，多目的頭17在元器件安裝部4中設(shè)置好的印刷電路基板4a的上方移動(dòng)，攝像機(jī)19對印刷電路基板攝像，圖象運(yùn)算處理裝置算出對于目標(biāo)安裝位置的X軸、Y軸的補(bǔ)償量。另外，多目的頭17在攝像后退避至不與安裝頭4干涉的位置。
另一方面，在此期間，在元器件搬運(yùn)部20中，運(yùn)入臺(tái)車23運(yùn)入由前道工序設(shè)備A中安裝的印刷電路基板，移載件27則在元器件安裝部4中進(jìn)行設(shè)置。
接著上述拾取工序后，上述安裝頭6直線移動(dòng)至元器件安裝部4的上方。在進(jìn)行該移動(dòng)時(shí)，元器件攝像機(jī)7對保持在各吸附噴嘴5處的電子元器件攝像，圖象運(yùn)算處理裝置算出對于各電子元器件的吸附噴嘴5的X軸、Y軸及θ方向的補(bǔ)償量。
而且，安裝頭6在元器件安裝部4的印刷電路基板4a的上方移動(dòng)，為使電子元器件在這種狀態(tài)下與印刷電路基板4a的預(yù)定安裝位置一致，在加上上述算出的補(bǔ)償量并進(jìn)行元器件安裝部4的X軸方向的定位的同時(shí)進(jìn)行安裝頭6的Y軸方向的定位，各吸附噴嘴5僅旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度并進(jìn)行θ方向的定位。
接著使固定件5a下降并將電子元器件安裝在印刷電路基板4a的預(yù)定安裝位置。其后，固定件5a上升并返回至應(yīng)對下一電子元器件進(jìn)行拾取的位置。通過重復(fù)這種一系列的動(dòng)作，將各電子元器件安裝在印刷電路基板4a上。然后，通過移載件27將安裝完畢的印刷電路基板4a移送到運(yùn)出臺(tái)車24上并運(yùn)出至后道工序設(shè)備B。
采用本實(shí)施形態(tài)，由于使元器件供給部3和元器件安裝部4分別獨(dú)立且配設(shè)成可沿前后方向(X軸方向)移動(dòng)，使具有可沿上下方向(Z軸方向)移動(dòng)的吸附噴嘴5的安裝頭6配設(shè)成可沿左右方向(Y軸方向)直線移動(dòng)，且在上述安裝頭6移動(dòng)時(shí)通過元器件攝像機(jī)7對由吸附噴嘴5吸附保持的電子元器件進(jìn)行攝像，故能在安裝頭6移動(dòng)過程中通過元器件攝像機(jī)7對電子元器件進(jìn)行攝像而獲得安裝位置的補(bǔ)償信息。因此只需使安裝頭6沿Y軸方向直線移動(dòng)，即能由元器件供給部3拾取電子元器件并高精度地安裝在元器件安裝部4的印刷電路基板4a的預(yù)定的安裝位置上。其結(jié)果是，與以往的使安裝頭移動(dòng)到3個(gè)位置或4個(gè)位置的場合相比，能在縮短移動(dòng)距離和縮短生產(chǎn)節(jié)拍的同時(shí)，提供一種防止設(shè)備重復(fù)、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良、安裝位置精度高的元器件安裝裝置1。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，由于在元器件供給部3中組合設(shè)置托板3a和將電子元器件供給該托板3a的振動(dòng)送料器30，故能連續(xù)供給種類和大小不同的電子元器件，能進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。
在本實(shí)施形態(tài)中，由于在設(shè)有電子元器件安裝在印刷電路基板上的元器件供給部3、元器件安裝部4的同時(shí)，還設(shè)有將由前道工序設(shè)備A中安裝的印刷電路基板運(yùn)入元器件安裝部4、并將安裝完畢的印刷電路基板運(yùn)出至后道工序設(shè)備B的元器件運(yùn)送部20，故可進(jìn)行無人化連續(xù)生產(chǎn)，能大幅度提高生產(chǎn)率。
另外，雖然在上述實(shí)施形態(tài)中對將振動(dòng)送料器30與元器件供給部3組合并連續(xù)供給電子元器件的場合作了說明，但本發(fā)明并不限于此，例如，如圖3所示，也可將帶狀送料器35與元器件供給部3組合。該帶狀送料器35構(gòu)成為將許多電子元器件放在條帶上的元器件帶37安裝在與元器件供給部3上固定的固定臺(tái)36上，并由驅(qū)動(dòng)滾輪38對該元器件帶37進(jìn)行運(yùn)送。即使在這種場合，也能將電子元器件依次供給托板3a并獲得上述同樣的效果。
另外，雖然在上述實(shí)施形態(tài)中對將電子元器件安裝在印刷電路基板上的場合作了說明，但本發(fā)明的元器件安裝裝置并不限于此，例如也可適用于精密機(jī)械零件的裝配。
而且，在上述元器件供給部中并不限于上述振動(dòng)送料器、帶狀送料器，也可將整體(bulk)送料器、粘結(jié)條送料器等其他連續(xù)供給機(jī)構(gòu)加以組合。
權(quán)利要求
1．一種元器件安裝裝置，其特征在于，具有對元器件供給夾具或振動(dòng)送料器、整體(bulk)送料器、帶狀送料器、粘結(jié)條送料器中的一種或多種加以組合設(shè)置，并由驅(qū)動(dòng)裝置沿預(yù)定方向作直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的元器件供給部，對安裝對象物加以設(shè)置、并由驅(qū)動(dòng)裝置沿與所述元器件供給部的移動(dòng)方向平行的方向直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的元器件安裝部，具有用于對元器件進(jìn)行保持的元器件保持機(jī)構(gòu)、由驅(qū)動(dòng)裝置沿與所述元器件供給部和元器件安裝部的移動(dòng)方向垂直的方向直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)、且在所述元器件供給部中拾取已設(shè)置元器件、并將該元器件在元器件安裝部中安裝于已設(shè)置的安裝對象物的預(yù)定位置的安裝頭，在所述安裝頭直線移動(dòng)過程中對保持在所述安裝頭的元器件保持機(jī)構(gòu)中的元器件進(jìn)行攝像的元器件攝像裝置，具有分別對所述元器件供給部、元器件安裝部和安裝頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制裝置以及對由所述元器件攝像裝置拍攝的圖象進(jìn)行運(yùn)算處理的圖象運(yùn)算處理裝置。
全文摘要
提供一種能縮短安裝頭的移動(dòng)距離和生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間、且安裝位置精度優(yōu)良的元器件安裝裝置，系將振動(dòng)送料器與托板組合并設(shè)置的元器件供給部(3)和設(shè)置印刷電路基板的元器件供給部(4)分別獨(dú)立并沿相互并行的X軸方向往復(fù)驅(qū)動(dòng)，將具有沿Z軸方向往復(fù)驅(qū)動(dòng)的吸附噴嘴(5)的安裝頭(6)沿Y軸方向直線狀往復(fù)驅(qū)動(dòng)，并具有對保持在吸附噴嘴處的電子元器件進(jìn)行攝像的元器件攝像機(jī)(7)。
文檔編號(hào)H05K13/04GK1317926SQ01112008
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者田村孝太, 石部敏幸, 菜嶋保積, 西輝樹, 梶原正敏 申請人:株式會(huì)社村田制作所