卡盘及元件安装机的制作方法

本实用新型涉及卡盘及元件安装机。

背景技术：

元件安装机执行向电路基板安装元件的安装处理。用于元件的保持的卡盘在基于元件安装机的安装处理中通过多个爪片来夹持作为安装的对象的元件(参照专利文献1)。在安装处理中，有时根据元件的种类而使用专用的卡盘。

现有技术文献

专利文献1：国际公开第2013/140571号

技术实现要素：

实用新型所要解决的课题

然而，伴随着通过元件的安装而生产的基板产品的小型化，有时向电路基板高密度地安装元件。在这样的情况下，卡盘的爪片的开闭所需的空间有时被制约。

本说明书的目的在于提供能够向电路基板高密度地安装元件的卡盘及具备该卡盘的元件安装机。

用于解决课题的技术方案

本说明书所公开的卡盘夹持具有上方开口的直线状槽部的元件，上述卡盘的特征在于，上述卡盘具备：第一爪片及第二爪片，在与上述卡盘的开闭方向交叉的水平方向上分离地配置，沿着上述卡盘的开闭方向一体地移动；第三爪片，在与上述卡盘的开闭方向交叉的水平方向上配置于上述第一爪片与上述第二爪片之间，在上述卡盘被进行开闭时向与上述第一爪片及上述第二爪片相反的方向移动；及开闭机构，在上述卡盘的关闭状态下上述第一爪片、上述第二爪片及上述第三爪片被插入于上述槽部之后，使上述卡盘成为打开状态，使上述第一爪片及上述第二爪片与上述槽部中的一个槽侧面进行接触，并且使上述第三爪片与上述槽部中的另一个槽侧面进行接触，从而夹持上述元件。

本说明书所公开的元件安装机具备：上述卡盘；及控制装置，执行将由上述卡盘夹持的上述元件向上述基板安装的安装处理。

实用新型效果

根据卡盘的结构，在槽部的内周侧确保有多个爪片的开闭所需的空间。由此，能够防止多个爪片与已经安装于基板的元件发生干扰。因此，能够向基板高密度地安装元件。结果是，能够提高基板产品的设计自由度，并且能够实现基板产品的小型化。

另外，在卡盘夹持了元件的状态下，第三爪片位于第一爪片与第二爪片之间，处于这样的位置关系的多个爪片分别与槽侧面进行接触。由此，能够更加稳定地保持元件。因此，例如能够提高保持了元件的卡盘的移动速度，因此能够实现安装处理所需的生产节拍的缩短。结果是，能够提高基板产品的生产效率。

根据元件安装机的结构，能够将具有槽部的元件的安装作为安装处理的对象。由此，元件安装机能够应对多样的元件安装，能够实现基板产品的生产中的人力节约。

附图说明

图1是表示实施方式中的使用卡盘来执行安装处理的元件安装机的结构的俯视图。

图2是表示插座元件的侧视图。

图3是表示图1中的安装头及卡盘的侧视图。

图4表示图3中的IV方向观察的卡盘，且是以虚线表示被保持的插座元件的图。

图5A是图3中的V-V剖视图，是放大表示关闭状态(解除夹持状态)下的卡盘及插座元件的一部分的侧视图。

图5B是图3中的V-V剖视图，是放大表示打开状态(夹持状态)下的卡盘及插座元件的一部分的侧视图。

图6是表示通过基于元件安装机的安装处理而安装于基板的多个插座元件及卡盘的立体图。

图7是表示卡盘的最大行程的放大图。

具体实施方式

1.实施方式

1-1.元件安装机1的结构

如图1所示，元件安装机1具备：基板输送装置10、元件供给装置20、元件移载装置30、元件相机61、基板相机62及控制装置70。基板输送装置10由带式输送机等构成，将基板90依次向输送方向输送。基板输送装置10将基板90向元件安装机1的机内搬入，并且将基板90定位于机内的预定位置。基板输送装置10在基于元件安装机1的元件的安装处理结束后，将基板90向元件安装机1的机外搬出。

元件供给装置20供给向基板90安装的元件。元件供给装置20具有沿着X轴方向排列设置的供料器21。供料器21使收纳有多个元件的载带进行进给移动，在位于供料器21的前端侧的供给位置以能够拾取的方式供给元件。另外，元件供给装置20对例如引线元件或后述的插座元件等比较大型的元件以在载置于托板22的托盘25上排列的状态进行供给。元件供给装置20在沿着上下方向划分而成的收纳架23中收纳多个托板22，根据安装处理而抽出预定的托板22来供给引线元件等。

元件移载装置30具备头驱动装置31及移动台32。头驱动装置31构成为，能够通过直动机构而使移动台32沿着水平方向(X轴方向及Y轴方向)移动。安装头40被未图示的夹持部件以能够更换的方式固定于移动台32。安装头40拾取由元件供给装置20供给的元件并向基板90上的预定的安装位置安装。

在安装头40上以可拆装的方式设有一个或多个保持部件。作为上述保持部件，例如能够采用供给负压空气来吸附元件的吸嘴或夹持元件的卡盘等。在本实施方式中，如图3所示，安装头40将一个卡盘50支撑为能够沿着Z轴方向移动且能够绕与Z轴平行的θ轴旋转。

另外，安装头40通过未图示的阀的切换，而使与供给负压空气或正压空气的空气供给源41连接的空气通路和卡盘50的空气通路连通。由此，安装头40向卡盘50供给负压空气或正压空气。上述空气供给源41例如由设于安装头40的内部的空气泵等构成。卡盘50的详细结构见后述。

元件相机61及基板相机62是具有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等拍摄元件的数字式的拍摄装置。元件相机61及基板相机62基于外部输入的控制信号而进行拍摄。元件相机61及基板相机62送出通过拍摄而取得的图像数据。

如图1所示，元件相机61以使光轴成为朝着Z轴方向上方的方式固定于元件安装机1的基台。元件相机61构成为能够从下方拍摄保持于卡盘50等保持部件的元件。基板相机62以使光轴成为朝着Z轴方向下方的方式设于元件移载装置30的移动台32。基板相机62构成为能够从上方拍摄基板90。

控制装置70主要由CPU、各种存储器、控制电路构成。控制装置70在向基板90安装元件的安装处理中输入从设于元件安装机1的多个各种传感器输出的信息、基于图像处理等的识别处理的结果。并且，控制装置70基于控制程序和预先设定的预定的安装条件等，而向元件移载装置30送出控制信号。由此，控制支撑于安装头40的卡盘50等保持部件的位置及旋转角度。

具体而言，控制装置70对由元件供给装置20供给的元件，通过卡盘50等保持部件进行保持，并通过元件相机61进行拍摄。控制装置70基于通过元件相机61的拍摄而取得的图像数据，来识别元件相对于保持部件的姿势。此时，控制装置70例如通过图像处理来识别作为相对于基板90被定位的基准位置的元件的部位或在元件的外观上具有特征的部位，从而识别元件的姿势。

并且，如图3所示，控制装置70使安装头40向基板90上的预定位置的上方移动。此时，控制装置70基于通过图像处理识别出的元件的姿势，来修正保持部件的位置及角度。并且，控制装置70使保持有元件的保持部件下降而向基板90安装元件。控制装置70通过反复进行上述那样的取放循环来执行向基板90安装元件的安装处理。

1-2.卡盘50的详细结构

卡盘50根据安装对象的元件而选择种类并手动或自动地安装于安装头40。作为安装对象的元件包括：在装填于供料器21的载带中收纳的元件、以排列载置于托盘25等的状态供给的引线元件和后述的插座元件80等比较大型的元件。另外，除了上述以外，元件供给装置20也能够采用将大型的元件收纳于载带的腔室而通过供料器21进行供给的结构。

本实施方式的卡盘50是将插座元件80作为对象的专用的保持部件。如图2所示，插座元件80具有：元件主体81、槽部82及端子83。如图2及图6所示，作为整体形状，元件主体81呈沿着预定方向延伸的长条形状。槽部82形成为向上方开口的直线状。详细而言，如图5A所示，槽部82由相互平行地配置的第一槽侧面821及第二槽侧面822和位于元件主体81的下方的槽底823形成。

插座元件80保持被插入至槽部82中的其他元件(以下，称作“被保持元件95”，参照图2)。另外，当被保持元件95插入于插座元件80时，通过设于元件主体81的长度方向上的两端的锁定机构来防止脱落。端子83从槽部82的槽底823向上方延伸，与插入于槽部82的被保持元件95电连接。另外，端子83贯通元件主体81的下部，在插座元件80安装于基板90的状态下，与基板90上的预定的电极部电连接。

在本实施方式中，插座元件80具有沿着槽部82的延伸方向排列配置的多个端子83。如上所述，端子83具有连接插入于插座元件80的被保持元件95与基板90的电极的功能。另外，相邻的端子83彼此隔开微小的间隙而配置，需要以避免弯曲而短路的方式维持正常的状态。

另外，在本实施方式中，插座元件80的槽部82的槽宽方向(图2中的前后方向、图中6的从左上向右下的方向)上的元件主体81的外周面形成为平面状。由此，如图6所示，插座元件80构成为能够以比槽宽Wg窄的间隔配置相同类型的元件。即，插座元件80构成为能够以沿着槽宽方向与相同类型的插座元件80接近的状态安装于基板90。相同地，插座元件80构成为，在元件供给装置20的托盘25中，能够以沿着槽宽方向与相同类型的插座元件80接近的状态被供给。

在此，存在如下的情况：包括上述插座元件80在内的比较大型且具有长条状的主体的元件例如在上表面未充分地形成平坦的部分，难以通过吸嘴进行保持。此外，当通过通用的卡盘从外周侧夹持插座元件80时，为了防止已经安装于基板90的元件与多个爪片的干扰，需要确保卡盘的多个爪片的开闭所需的空间。

另外，也可想到具有与插座元件80的槽部82的槽侧面接触而进行夹持的一对爪片的结构。然而，有可能因一对爪片与槽部82的接触面积不足和夹持位置偏离插座元件80的重心等而插座元件80的保持状态有可能不稳定。当插座元件80的保持状态不稳定时，有可能在识别了插座元件80的保持状态后，插座元件80相对于安装头40的相对位置发生位移或需要限制安装头40的移动速度。

因此，期望在卡盘50稳定地保持插座元件80那样长条的元件。此外，期望卡盘50构成为，不会伴随着开闭而与已经安装于基板90的元件发生干扰，能够将作为插座元件80等保持对象的元件高密度(基板90上的多个元件的密集度较高的状态)地向基板90安装。

因此，本实施方式的卡盘50采用能够更加稳定地保持上述那样的插座元件80并且不会被已经安装于基板90的元件影响地安装插座元件80的结构。在本实施方式中，卡盘50为三爪类型，以开闭方向成为插座元件80的槽部82的槽宽方向(图3中的前后方向，图4中的上下方向)的状态进行开闭，来切换夹持状态与解除夹持状态。

如图3所示，卡盘50具备：第一爪片51、第二爪片52、第三爪片53、开闭机构54、卡盘主体55、第一支撑部56及第二支撑部57。第一爪片51及第二爪片52在与卡盘50的开闭方向(图3中的前后方向、图4中的上下方向)交叉的水平方向(在本实施方式中为与开闭方向正交的水平方向、图3及图4中的左右方向，以下相同)上分离地配置。第一爪片51及第二爪片52通过后述的开闭机构54的第一块541而连接，沿着卡盘50的开闭方向一体地移动。

第三爪片53在与卡盘50的开闭方向交叉的水平方向上配置于第一爪片51与第二爪片52之间。第三爪片53支撑于后述的开闭机构54的第二块542，在卡盘50进行开闭时向与第一爪片51及第二爪片52相反的方向移动。即，在卡盘50从关闭状态移向打开状态时，相对于第一爪片51及第二爪片52向图4中的下方一体地移动，第三爪片53向与它们相反的方向(图4中的上方)移动。

开闭机构54通过使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53沿着卡盘50的开闭方向移动而使卡盘50进行开闭。具体而言，在卡盘50的关闭状态下第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53插入于槽部82之后，开闭机构54使卡盘50成为打开状态。由此，开闭机构54使第一爪片51及第二爪片52与槽部82中的一个槽侧面(第一槽侧面821)进行接触，并且使第三爪片53与槽部82中的另一个槽侧面(第二槽侧面822)进行接触，从而夹持插座元件80。

更加详细而言，开闭机构54具有被设为能够沿着卡盘50的开闭方向进行相对移动的第一块541及第二块542。开闭机构54通过向卡盘50供给的负压空气或正压空气而使活塞(未图示的)从初始位置移动，伴随着活塞的移动而使第一块541及第二块542沿着水平方向移动。

在此，第一爪片51及第二爪片52通过第一块541而连接，沿着开闭方向一体地移动。第二块542在第一爪片51及第二爪片52之间的中央部支撑第三爪片53。根据这样的结构，开闭机构54使第一块541及第二块542沿着水平方向进行相对移动，而使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53移动。

另外，在本实施方式中，如图7所示，开闭机构54在使卡盘50进行开闭时，以使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53的前端的移动轨迹L1-L3成为直线状的方式使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53移动。根据这样的结构，通过多个爪片51-53分别对插座元件80的槽部82的槽侧面821、822施加开闭方向且水平方向上的外力。

由此，在切换解除夹持状态与夹持状态时，能够防止例如插座元件80因从多个爪片51-53受到的外力而沿着上下方向发生位移。因此，与多个爪片的前端的移动轨迹为圆弧状的结构相比，能够使拾取动作及安装动作更加稳定。

另外，开闭机构54在夹持插座元件80的卡盘50的打开状态下(图5B的状态)，使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53分别与槽部82的槽侧面(第一槽侧面821及第二槽侧面822)进行面接触。根据这样的结构，多个爪片51-53与插座元件80的槽部82的槽侧面(第一槽侧面821及第二槽侧面822)进行面接触，因此与爪片进行线接触的结构相比，在两者间产生更大的摩擦力，因此能够更加稳定地夹持插座元件80。

另外，开闭机构54在夹持插座元件80的卡盘50的打开状态下，如图5B所示，使第一爪片51、第二爪片52及第三爪片53与槽部82的槽侧面(第一槽侧面821及第二槽侧面822)中的位于比端子83的上端靠上方的部位接触。根据这样的结构，能够使多个爪片51-53分别与插座元件80的端子83维持为非接触的状态并夹持插座元件80。由此，能够防止在夹持状态下多个爪片51-53与插座元件80的端子83发生干扰。

卡盘主体55通过未图示的导轨将开闭机构54的第一块541及第二块542支撑为能够沿着水平方向移动。另外，在卡盘主体55的上部形成有形成空气通路的筒状的轴部551。轴部551是以可拆装的方式安装于安装头40的部位。

第一支撑部56及第二支撑部57与卡盘50夹持的插座元件80的上表面接触，支撑插座元件80。更加详细而言，第一支撑部56配置于比第三爪片53远离第一爪片51的位置。第二支撑部57配置于比第三爪片53远离第二爪片52的位置。由此，被卡盘50夹持的插座元件80在比与第一爪片51及第二爪片52接触的位置靠两端部侧处被两个支撑部56、57支撑上表面。

根据上述那样的第一支撑部56及第二支撑部57的结构，第一支撑部56及第二支撑部57与插座元件80的上表面接触而进行支撑，由此能够在插座元件80的拾取时及安装时使插座元件80的姿势稳定。另外，在拾取或安装插座元件80时，能够经由第一支撑部56及第二支撑部57对插座元件80赋予向下方的外力。由此，能够在使插座元件80稳定的状态下进行拾取，另外能够将插座元件80向基板90按压而可靠地进行安装。

另外，两个支撑部56、57支撑插座元件80的部位能够根据插座元件80的形状等而适当设定。具体而言，例如，在插座元件80的下部形成有向基板90的接合孔插入的卡合部的情况下，也可以设为在与该卡合部对应的位置配置支撑部的结构。由此，在将插座元件80向基板90安装时，能够以向基板90的接合孔压入卡合部的方式从上方赋予外力，能够使安装动作稳定。

1-3.基于元件安装机1的安装处理

参照图3-图6来说明由元件安装机1执行的安装处理中的卡盘50的动作。在此，设为在安装头40上安装有将插座元件80作为对象的专用的卡盘50。在拾取插座元件80时，控制装置70切断向卡盘50的负压空气的供给，将卡盘50设为初始的关闭状态(解除夹持状态)。

接下来，控制装置70控制安装头40的动作，以使多个爪片51-53的前端分别插入于由元件供给装置20供给的插座元件80的槽部82(参照图5A)。此时，第一支撑部56及第二支撑部57的下表面成为与插座元件80的元件主体81的上表面接触的状态。控制装置70向卡盘50供给负压空气，如图5B所示，将卡盘50设为打开状态(夹持状态)。

具体而言，通过开闭机构54的第一块541及第二块542向相反的方向移动，而卡盘50移向打开状态。由此，第一爪片51及第二爪片52以使前端成为直线状的轨迹的方式进行水平移动，而与插座元件80的槽部82的第一槽侧面821进行面接触。相同地，第三爪片53以使前端成为直线状的轨迹的方式进行水平移动，而与插座元件80的槽部82的第二槽侧面822进行面接触。

然后，控制装置70控制安装头40的动作，以使卡盘50上升。由此，被卡盘50夹持的插座元件80从元件供给装置20的托盘25脱离。此时，插座元件80通过第一爪片51和第二爪片及位于它们之间的第三爪片53而在槽部82的内周侧的三个位置处被保持。

接着，控制装置70使夹持了插座元件80的卡盘50向元件相机61的上方移动，通过元件相机61的拍摄而取得图像数据。控制装置70基于取得的图像数据，来识别被卡盘50保持的插座元件80的保持状态(包括有无元件及元件的姿势在内的状态)。控制装置70调整卡盘50的位置及角度，如图3所示，使安装头40向基板90上的预定位置的上方移动。

控制装置70使卡盘50下降，而向基板90安装插座元件80。此时，卡盘50的第一支撑部56及第二支撑部57与插座元件80的元件主体81的上表面接触，将插座元件80向基板90侧按压。控制装置70切断向卡盘50的负压空气的供给，再次将卡盘50设为关闭状态(解除夹持状态)。由此，多个爪片51-53成为脱离了插座元件80的槽部82的内周面的状态。然后，控制装置70使卡盘50上升，使一次取放循环结束。

另外，如图6所示，元件安装机1在安装处理中有时沿着槽部82的槽宽方向在基板90上排列配置多个相同类型的插座元件80。在此，插座元件80的外形如上所述地将元件主体81的外周面形成为平面状，构成为能够以较窄的间隔配置。此外，如上所述，插座元件80所专用的卡盘50在插座元件80的槽部82的内侧确保有多个爪片51-53的开闭所需的空间，与插座元件80的外周面成为非接触。

由此，元件安装机1在安装处理中，以配置间隔Vp沿着槽部82的槽宽方向排列配置多个插座元件80。在本实施方式中，此时的配置间隔Vp是比槽部82的槽宽Wg窄的间隔或是比卡盘50的开闭方向上的最大行程Sm窄的间隔。在此，“最大行程Sm”相当于卡盘50能够进行夹持的最小的槽宽W1与最大的槽宽W2的差值(Sm＝W2-W1)。

另外，如图7所示，上述最小的槽宽W1在卡盘50的初始状态(关闭状态)下由开闭方向上的多个爪片51-53的位置及爪片宽度决定。最小的槽宽W1相当于能够在卡盘50的初始状态下使多个爪片51-53不与槽部82发生干扰地插入的最小的槽宽。最大的槽宽W2由开闭机构54能够使第一块541及第二块542沿着水平方向移动的距离决定。最大的槽宽W2相当于能够在卡盘50的打开状态下通过多个爪片51-53进行接触而夹持的最大的槽宽。

1-4.基于实施方式的结构的效果

根据由上述那样的结构构成的卡盘50，在槽部82的内周侧确保有多个爪片51-53的开闭所需的空间。因此，能够防止多个爪片51-53与已经安装于基板90的元件80发生干扰。因此，能够向基板90高密度地安装元件80。结果是，能够提高产品基板的设计自由度，并且能够实现产品基板的小型化。

另外，在卡盘50夹持了元件80的状态下，第三爪片53位于第一爪片51与第二爪片52之间，处于这样的位置关系的多个爪片51-53分别与槽侧面(第一槽侧面821、第二槽侧面822)接触。由此，能够更加稳定地对插座元件80进行保持。因此，例如能够提高保持了插座元件80的卡盘50的移动速度，因此能够实现安装处理所需的生产节拍的缩短。结果是，能够提高产品基板的生产效率。

另外，在实施方式中，作为卡盘50所保持的对象的元件是保持插入于槽部82的其他元件(被保持元件95)的插座元件80。根据这样的结构，卡盘50能够夹持插座元件80并向基板90输送及安装。另外，根据上述那样的结构，能够以更加窄的间隔安装多个插座元件80，因此对于将插座元件80作为夹持的对象的装置特别有用。

根据具备上述卡盘50的元件安装机1的结构，能够将具有槽部82的插座元件80的安装作为安装处理的对象。由此，元件安装机1能够应对多样的插座元件80安装，能够实现基板产品的生产中的人力节约。

2.实施方式的变形方式

2-1.关于元件

在实施方式中，作为卡盘50所保持的对象的安装元件，设为保持其他元件(被保持元件95)的插座元件80。与此相对，只要插座元件80的相向的槽侧面大致平行即可，另外也可以相对于铅垂面具有一定程度的倾斜。另外，除了插座元件80以外，只要安装元件是具有向上方开口的直线状的槽部82的元件，就能够应用具备多个爪片51-53的卡盘50。

2-2.关于多个爪片51-53的结构

在实施方式中，卡盘50设为具备三个爪片51-53的三爪类型的结构。与此相对，卡盘50只要是包括第一爪片51和第二爪片52及配置于它们之间的第三爪片53的结构即可，也可以设为具备四个以上的爪片的结构。在具备四个以上的爪片的结构中，只要是两个以上的爪片(相当于第一爪片51、第二爪片52)向开闭方向上的一侧移动且在这些爪片之间配置有剩下的爪片中的至少一个爪片(相当于第三爪片53)的结构即可，能够采用各种方式。

2-3.关于开闭机构54的结构

在实施方式中，卡盘50的开闭机构54设为被供给负压空气而从关闭状态(解除夹持状态)移向打开状态(夹持状态)的结构。与此相对，卡盘50的开闭机构54可以构成为被供给正压空气而进行开闭，也可以用构成为除了空气以外例如被供电而使多个爪片51-53进行开闭。

附图标记说明

1、元件安装机；50、卡盘；51、第一爪片；52、第二爪片；53、第三爪片；54、开闭机构；55、卡盘主体；56、第一支撑部；57、第二支撑部；70、控制装置；80、插座元件；81、元件主体；82、槽部；821、第一槽侧面；822、第二槽侧面；823、槽底；83、端子；90、基板；95、被保持元件(插入于槽部的其他元件)；Vp、配置间隔；Wg、(插座元件的槽部的)槽宽；Sm、最大行程；L1-L3、(爪片的前端的)移动轨迹。