元器件安裝裝置的製作方法

2023-09-20 12:48:00

專利名稱：元器件安裝裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及元器件安裝裝置，具體涉及一種用於將電子元器件安裝在印刷電路基板等的安裝對象物上時的元器件安裝裝置。
背景技術：
作為用於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軸機械手上安裝具有保持電子元器件的保持機構(通過真空吸附電子元器件的吸附噴嘴和機械夾持的夾持機構等)的頭部，以通過保持機構保持電子元器件的狀態使頭部移動，並將電子元器件安裝在預定的印刷電路基板等的安裝對象物的預定位置上。
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託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對電子元器件進行吸附和保持的真空吸附噴嘴等的元器件保持機構53的安裝頭54，裝有安裝頭54的XY軸機械手55，用於獲得電子元器件的位置信息而在預定位置對保持在安裝頭54的元器件保持機構53上的電子元器件進行攝像的元器件攝像裝置(攝像機)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行攝像的安裝對象物攝像裝置(攝像機)57，在由安裝頭54的元器件保持機構53對電子元器件進行吸附和保持的狀態下，通過使安裝頭54沿箭頭a，b，c，d所示方向移動將電子元器件安裝在安裝對象物的預定位置。
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移動到元器件吸附位置、元器件位置識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(例如基板上的預定位置)共計3個位置，安裝頭54的移動距離(動線)變長，為電子元器件的安裝，安裝頭54的移動、停止所需時間和攝像所得圖象的運算處理所需時間的合計時間是必須的，從而成為難以縮短生產節拍時間的主要原因。另外，雖然也有將用於確認元器件安裝位置的安裝對象物攝像裝置(攝像機)載置於安裝頭上的元器件安裝裝置，但在此場合，必須包含用於對作為安裝對象物的基板等進行攝像的位置並在至少4個位置使安裝頭移動，存在動線更長的問題。
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工作檯(未圖示)的場合，產生必須使XY工作檯沿與安裝頭54的移動方向相同方向移動並進行安裝位置的微調的情況，存在不僅位置控制困難、且設備重複，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電子元器件排列整齊配置的的託盤等的元器件供給夾具進行設置，但為進一步提高自動化的生產率，要求將元器件連續地供給元器件供給部或元器件供給夾具，並要求與此相應的對策。

發明內容
本發明鑑於上述以往元器件安裝裝置存在的問題，其目的在於提供一種能縮短安裝頭的移動距離、縮短生產節拍時間且安裝位置精度優良的元器件安裝裝置。
本發明的元器件安裝裝置的特點是，具有一個元器件供給部，該元器件供給部設有元器件供給夾具和送料器，送料器為振動送料器、整體(bulk)送料器、帶狀送料器、粘結片送料器中的一種或多種的組合，並且元器件供給部在驅動裝置的作用下沿預定方向作直線往復運動，一個對安裝對象物加以設置的元器件安裝部，所述元器件安裝部在驅動裝置的作用下沿直線往復運動，一個具有用於對元器件進行保持的元器件保持機構的安裝頭，該安裝頭在驅動裝置作用下沿與上述元器件安裝部的移動方向垂直的方向直線往復運動，安裝頭在上述元器件供給部中拾取已設置元器件，並將該元器件裝到所述元器件安裝部中所設置的安裝對象物上的預定位置，
一個元器件攝像裝置，該攝像裝置在上述安裝頭直線移動過程中對保持在上述安裝頭的元器件保持機構中的元器件攝像，分別對上述元器件供給部、元器件安裝部和安裝頭進行驅動控制的驅動控制裝置以及對由上述元器件攝像裝置拍攝的圖象進行運算處理的圖象運算處理裝置。
採用本發明的元器件安裝裝置，由於在對元器件供給部和元器件安裝部分別獨立並相互平行地往復驅動的同時，對具有元器件保持機構的安裝頭沿與元器件供給部和元器件安裝部的移動方向垂直的方向往復驅動，並通過元器件攝像裝置對保持在元器件保持機構中的元器件進行攝像，故能在安裝頭動作過程中通過元器件攝像裝置對元器件進行攝像並獲得安裝位置的補償信息。因此，通過僅使安裝頭沿預定方向直線移動，即能從元器件供給部拾取元器件並高精度地安裝到元器件安裝部的安裝對象物的預定位置。其結果是與以往的使安裝頭移動3個或4個位置的場合相比，在能縮短移動距離並縮短生產節拍時間的同時，並能提供一種防止設備重複、經濟性優良、安裝位置精度高的元器件安裝裝置。
另外，在本發明中，由於元器件供給部中對託盤、託板等的元器件供給夾具、或振動送料器、整體送料器、帶狀送料器、粘結片送料器中的一種或多種加以組合設置，故能連續供給種類和大小不同的元器件，能進一步提高自動化的生產率。


圖1為用於說明本發明一實施形態的元器件安裝裝置的整體構成圖。
圖2為大致表示上述元器件安裝裝置的安裝動作的俯視圖。
圖3為表示其他實施形態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作的概略圖。
具體實施例方式
以下根據

本發明的實施形態。
圖1和圖2為用於說明本發明一實施形態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成的立體圖，圖2為大致表示元器件安裝裝置的安裝動作的俯視圖。
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個真空吸附噴嘴(元器件保持機構)5的安裝頭6、元器件攝像機(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進行驅動控制的驅動控制裝置(未圖示)和對來自上述元器件攝像機7的圖象進行運算處理的圖象運算處理裝置(未圖示)。
上述底座件2由振動衰減率比金屬件高且熱膨脹係數小的材料如混凝土、陶瓷、金屬與陶瓷的複合材料或者大理石等一體形成，並構成在底座本體2a的後端一體形成垂直壁2b。因此，能在使各機構部動作時的振動有效衰減的同時抑制由直線電動機等驅動裝置的發熱引起的各機構部的位置偏移，從而能提高並保持電子元器件的安裝精度。另外，由於底座件2由上述材料一體形成，各機構部振動時的相位相同，與各機構部分散振動時的情況相比，能抑制由振動造成的弊害。
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，並由未圖示的直線電動機沿直線電動機滑動件(驅動裝置)在X軸方向(前後方向)直線往復驅動。在該元器件供給部3的上面設置有排列整齊地配置有許多個電子元器件的託板(元器件供給夾具)3a。在該託板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的排列間距對應的間距。因此能以4個吸附噴嘴5一次保持4個電子元器件。
上述元器件供給部3上配設有振動送料器30。該振動送料器30通過振動供給部32將許多個電子元器件依次供給至上述託板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，並通過直線電動機8沿一對直線電動機滑動件(驅動裝置)8a在與上述元器件供給部3的移動方向平行的X軸方向(前後方向)直線往復驅動。在該元器件安裝部4的上面設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位於元器件供給部3和元器件安裝部4的上方並配設在固定於垂直壁2b上的架臺9上。該架臺9上安裝固定有一對直線電動機滑動件10，且上述安裝頭6通過直線電動機11沿直線電動機滑動件10在與X軸方向垂直的Y軸方向(左右方向)直線往復驅動。
驅動上述安裝頭6的直線電動機11採用直接驅動方式的直線電動機，另外，作為直線電動機圓編碼器則採用玻璃標尺、金屬標尺等，以能進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，並且該固定件5a沿固定於上述安裝頭6的一對直線電動機滑動件12a在Z軸方向(上下方向)可移動地加以支承。另外，上述固定件5a通過使與伺服電動機13連接的凸輪板14旋轉而沿Z軸方向往復驅動。並且，上述各吸附噴嘴5為能通過未圖示的旋轉定位驅動裝置將吸附保持著的電子元器件圍繞Z軸(圖1的θ方向)旋轉定位地加以支承。
上述元器件攝像機7配置固定在元器件供給部3與元器件安裝部4之間，並構成為當安裝頭6從元器件供給部3向元器件安裝部4直線移動時對吸附保持在上述吸附噴嘴5處的電子元器件進行攝像。然後求得相對於由上述攝像機7拍攝的電子元器件的基準點(一般為吸附噴嘴的中心點)的偏移量，並相應於該偏移量算出X軸、Y軸及θ的補償量。
另外，在上述元器件供給部3與元器件攝像機7之間配設有填充有粘接劑、導電性粘接劑、焊劑等的塗敷部16。在元器件供給部3中將拾取的電子元器件搬運到元器件安裝部4時，能通過該塗敷部16將粘接劑和焊劑等自動地塗敷在該電子元器件上，並能提高生產率。
上述架臺9上與安裝頭6獨立配設有多目的頭17。該多目的頭17由直線電動機18沿直線電動機滑動件10作Y軸方向直線往復驅動。多目的頭17上配置有基板攝像機19。求得對於通過該基板攝像機19拍攝的印刷電路基板4a的實際安裝位置的偏移量，並相應於該偏移量算出X軸、Y軸的補償量。
由於將上述多目的頭17與安裝頭6獨立配置，故能在安裝頭6在元器件供給部3中進行電子元器件拾取動作時拍攝印刷電路基板4a，能縮短生產節拍時間。另外，在多目的頭17上除攝像機19外還可載置用於在印刷電路基板4a上塗敷粘接劑的粘接劑分配器。
本實施形態的元器件安裝裝置1還具有將通過前道工序設備A裝配的印刷電路基板運至上述元器件安裝部4、並在該元器件安裝部4中將安裝電子元器件的安裝完畢的印刷電路基板4a運至後道工序設備B的元器件搬運部20。
該元器件搬運部20包括並列配置在底座本體2a上的右側端部的一對運入軌道21、21和運出軌道22、22，沿該運入、運出軌道21、22在X軸方向往復移動的運入、運出臺車23、24，使該各臺車23、24分別獨立往復驅動的同步皮帶25、25及旋轉驅動電動機26，對配置於上述運入、運出臺車23、24的上方並設置於該臺車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)移動驅動各移載件27的移載驅動機構28。
而且，將前道工序設備A中安裝的印刷電路基板運送到在前道工序設備A的受讓位置待機的運入臺車23，且運入臺車23以該狀態移動到與元器件安裝部4並行的位置。接著，移載件27將運入臺車23的印刷電路基板運送到元器件安裝部4的預定位置並進行固定。
接著，一旦元器件在印刷電路基板上安裝結束，移載件27即將安裝好的印刷電路基板運送至運出臺車24，且該運出臺車24移動至後道工序設備B的的受讓位置。
以下說明本實施形態的作用效果。
由本實施形態的元器件安裝裝置1將電子元器件安裝在印刷電路基板時，首先，在振動送料器30將電子元器件供至託板3a的各容置凹部、元器件供給部3沿X軸方向移動的同時，安裝頭6沿Y軸方向移動並在預定的拾取位置(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並通過各吸附噴嘴5吸附保持電子元器件，其後吸附噴嘴5上升。
在該拾取工序時，多目的頭17在元器件安裝部4中設置好的印刷電路基板4a的上方移動，攝像機19對印刷電路基板攝像，圖象運算處理裝置算出對於目標安裝位置的X軸、Y軸的補償量。另外，多目的頭17在攝像後退避至不與安裝頭4幹涉的位置。
另一方面，在此期間，在元器件搬運部20中，運入臺車23運入由前道工序設備A中安裝的印刷電路基板，移載件27則在元器件安裝部4中進行設置。
接著上述拾取工序後，上述安裝頭6直線移動至元器件安裝部4的上方。在進行該移動時，元器件攝像機7對保持在各吸附噴嘴5處的電子元器件攝像，圖象運算處理裝置算出對於各電子元器件的吸附噴嘴5的X軸、Y軸及θ方向的補償量。
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，為使電子元器件在這種狀態下與印刷電路基板4a的預定安裝位置一致，在加上上述算出的補償量並進行元器件安裝部4的X軸方向的定位的同時進行安裝頭6的Y軸方向的定位，各吸附噴嘴5僅旋轉預定角度並進行θ方向的定位。
接著使固定件5a下降並將電子元器件安裝在印刷電路基板4a的預定安裝位置。其後，固定件5a上升並返回至應對下一電子元器件進行拾取的位置。通過重複這種一系列的動作，將各電子元器件安裝在印刷電路基板4a上。然後，通過移載件27將安裝完畢的印刷電路基板4a移送到運出臺車24上並運出至後道工序設備B。
採用本實施形態，由於使元器件供給部3和元器件安裝部4分別獨立且配設成可沿前後方向(X軸方向)移動，使具有可沿上下方向(Z軸方向)移動的吸附噴嘴5的安裝頭6配設成可沿左右方向(Y軸方向)直線移動，且在上述安裝頭6移動時通過元器件攝像機7對由吸附噴嘴5吸附保持的電子元器件進行攝像，故能在安裝頭6移動過程中通過元器件攝像機7對電子元器件進行攝像而獲得安裝位置的補償信息。因此只需使安裝頭6沿Y軸方向直線移動，即能由元器件供給部3拾取電子元器件並高精度地安裝在元器件安裝部4的印刷電路基板4a的預定的安裝位置上。其結果是，與以往的使安裝頭移動到3個位置或4個位置的場合相比，能在縮短移動距離和縮短生產節拍的同時，提供一種防止設備重複、經濟性優良、安裝位置精度高的元器件安裝裝置1。
另外，在本實施形態中，由於在元器件供給部3中組合設置託板3a和將電子元器件供給該託板3a的振動送料器30，故能連續供給種類和大小不同的電子元器件，能進行連續運轉，進一步提高生產率。
在本實施形態中，由於在設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，還設有將由前道工序設備A中安裝的印刷電路基板運入元器件安裝部4、並將安裝完畢的印刷電路基板運出至後道工序設備B的元器件運送部20，故可進行無人化連續生產，能大幅度提高生產率。
另外，雖然在上述實施形態中對將振動送料器30與元器件供給部3組合併連續供給電子元器件的場合作了說明，但本發明並不限於此，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36上，並由驅動滾輪38對該元器件帶37進行運送。即使在這種場合，也能將電子元器件依次供給託板3a並獲得上述同樣的效果。
另外，雖然在上述實施形態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，但本發明的元器件安裝裝置並不限於此，例如也可適用於精密機械零件的裝配。
而且，在上述元器件供給部中並不限於上述振動送料器、帶狀送料器，也可將整體(bulk)送料器、粘結片送料器等其他連續供給機構加以組合。
權利要求
1.一種元器件安裝裝置，其特徵在於，具有一個元器件供給部，所述元器件供給部設有元器件供給夾具和送料器，所述送料器為振動送料器、整體送料器、帶狀送料器、粘結片送料器中的一種或多種的組合，並且所述元器件供給部在驅動裝置的作用下沿預定方向作直線往復運動，一個對安裝對象物加以設置的元器件安裝部，所述元器件安裝部在驅動裝置的作用下沿直線往復運動，一個具有用於對元器件進行保持的元器件保持機構的安裝頭，所述安裝頭在驅動裝置作用下沿與所述元器件安裝部的移動方向垂直的方向直線往復運動，所述安裝頭在所述元器件供給部中拾取已設置元器件，並將該元器件裝到所述元器件安裝部中所設置的安裝對象物上的預定位置，一個元器件攝像裝置，所述元器件攝像裝置在所述安裝頭直線移動過程中對保持在所述安裝頭的元器件保持機構中的元器件進行攝像，分別對所述元器件供給部、元器件安裝部和安裝頭進行驅動控制的驅動控制裝置以及對由所述元器件攝像裝置拍攝的圖象進行運算處理的圖象運算處理裝置。
全文摘要
提供一種能縮短安裝頭的移動距離和生產節拍時間、且安裝位置精度優良的元器件安裝裝置，系將振動送料器與託板組合併設置的元器件供給部(3)和設置印刷電路基板的元器件供給部(4)分別獨立並沿相互並行的X軸方向往復驅動，將具有沿Z軸方向往復驅動的吸附噴嘴(5)的安裝頭(6)沿Y軸方向直線狀往復驅動，並具有對保持在吸附噴嘴處的電子元器件進行攝像的元器件攝像機(7)。
文檔編號H05K13/04GK1592575SQ20041008351
公開日2005年3月9日 申請日期2001年3月16日 優先權日2000年3月17日
發明者田村孝太, 石部敏幸, 菜嶋保積, 西輝樹, 梶原正敏 申請人:株式會社村田製作所