专利名称：零件安装机、零件装配头及零件装配方法
技术领域：
本发明涉及例如将电子零件装设于基板的电子零件安装机等零件安装机，该零件 安装机所具有的零件装配头及零件装配方法。
背景技术：
图7是表示现有的裸片插装机的概略结构的图。XY工作台104的上表面装设有基 板103。XY工作台104使装设的基板103沿水平面朝直角方向移动。吸附喷嘴部102与真 空发生器105连接。通过该真空发生器105的吸引力，吸附喷嘴部102的前端吸附有裸片 101的上表面。第一单轴工作台的可动部106b保持吸附喷嘴部102。第一单轴工作台的固定部 106a将可动部106b保持成可上下移动。吸附喷嘴部106的上下移动通过第一单轴工作台 引导。支架107保持第一单轴工作台106。第二单轴工作台113保持支架107。第二单 轴工作台113利用未图示的电动机在上下方向移动。通过该第二单轴工作台113的上下移 动，支架107上下移动。此外，支架107保持测力传感器110。测力传感器110的感压面与杆109的上表面 连接。杆109的下表面与压缩弹簧108的上端连接。压缩弹簧108将吸附喷嘴部102朝下 方压下。加压检测部112将测力传感器110的检测压力输出到工作台控制器114。工作台控制器114根据加压检测部112的输出，驱动使第二单轴工作台113在上下方向移动的未 图示的电动机。也就是说，工作台控制器114根据加压检测部112的输出，控制第二单轴工 作台113的上下移动。此外，支架107保持拉伸弹簧111的上端。拉伸弹簧111的下端与第一单轴工作 台的可动部106b的上表面连接。拉伸弹簧111在与压缩弹簧108的负载方向相反的方向 上产生第一单轴工作台的可动部106b的自重以上的负载。也就是说，拉伸弹簧111将第一 单轴工作台的可动部106b吊起。这种结构的现有的裸片插装机中，当被吸附喷嘴部102吸附的裸片101装设于基 板103的印刷图案上时，第二单轴工作台113朝下方移动。此时，第二单轴工作台113比裸 片101的接触前移动距离B还多朝下方移动压入距离A。此外，此时，工作台控制器114将 测力传感器110的检测压力与规定的基准加压力进行比较。基准加压力是在被吸附喷嘴部102吸附的裸片101与基板103接触前，通过测力 传感器Iio检测出的初期检测负载上，加上由于压入距离A而在压缩弹簧108及拉伸弹簧 111上产生的负载所得到的值。当第二单轴工作台113在裸片101与基板103接触后进一步朝下方移动压入距离 A时，第一单轴工作台的可动部106b相对于第二单轴工作台113朝上方移动。通过该可动 部106b的朝上方的移动，压缩弹簧108被压缩，且拉伸弹簧111回复，由此产生上述的基准加压力。此外，当第二单轴工作台113朝下方移动压入距离A时，由于该压入距离A而在压 缩弹簧108及拉伸弹簧111上产生的负载，裸片101被加压。也就是说，由于该压入距离A 而在压缩弹簧108及拉伸弹簧111上产生的负载成为装设加压力。在通过加压检测部112检测的加压力达到基准加压力的时间点，工作台控制器 114停止第二单轴工作台113的动作。如上述说明，在现有的裸片插装机中，由于压入距离而在压缩弹簧及拉伸弹簧上 产生的负载成为装设加压力(例如，参照专利文献1)。不过，以上说明的现有的裸片插装机中，通过拉伸弹簧111保持重力平衡。因此， 当与拉伸弹簧111连接的构件(第一单轴工作台的可动部106b、吸附端头部102、裸片101 等)产生热膨胀时，由于热膨胀，拉伸弹簧111伸 长或缩短，重力平衡失衡。该重力平衡的 失衡影响装设加压力的高精度的检测。
专利文献1 日本专利特开平8-330790号公报发明的公开发明所要解决的技术问题本发明鉴于上述技术问题而作，其目的在于提供一种即便零件、喷嘴等热膨胀，重 力平衡也不会失衡，能高精度的检测出微小的装设加压力的零件安装机、零件装配头及零 件装配方法。解决技术问题所采用的技术方案为达成上述目的，本发明所涉及的零件安装机包括零件装配头和控制部，其中，零件装配头包括装配头底座；移动体，其被上述装配头底座支承成可上下移动；可动部，其具有吸附端头部和可动轴，被上述移动体支承成至少可上下移动，上述 吸附端头部吸附零件；重量补偿机构，其与上述可动轴卡合，根据上述可动部的重量或上述可动部和吸 附于上述吸附端头部的零件的总重量，补偿上述可动部的重量或上述可动部和吸附于上述 吸附端头部的零件的总重量的重力；力检测部，其检测作用于上述可动部的上下方向的力；以及驱动部，其使上述力检测部相对于上述移动体在上下方向上移动，上述控制部在零件被装设于被安装对象体时，控制上述驱动部，以使上述力检测 部的检测值达到目标值。上述零件安装机中，上述重量补偿机构也可由在支点的一侧与上述可动部卡合的 天平机构构成。此外，上述零件安装机中，上述驱动部也可包括音圈电动机、线性电动机或气缸中 的任意一个。此外，上述零件安装机中，也可将使作用于上述驱动部的负载增加的施力构件设 于上述零件装配头。此外，上述零件安装机中，上述零件装配头也可采用以下结构，还包括旋转构件，其被上述移动体支承成可旋转，上述可动部的一部分可上下移动地插入其内部空间；以及 电动机，其使上述旋转构件旋转，且随着上述旋转构件的旋转，上述吸附端头部旋转。本发明所涉及的零件装配头是设于上述零件安装机的零件装配头。本发明所涉及的零件装配方法如下，在将吸附于可动部的吸附端头部的零件装设 于被安装对象体的工序中，在根据上述可动部的重量或上述可动部和吸附于上述吸附端头 部的零件的总重量，使补偿上述可动部的重量或上述可动部和吸附于上述吸附端头部的零 件的总重量的重力的力作用于上述可动部的状态下，通过使上述可动部朝上下方向移动， 将检测作用于上述可动部的上下方向的力的力检测部的检测值控制成目标值，并将零件装 设于被安装对象体。发明效果根据本发明的优选方式，即便可动部、吸附的零件等热膨胀，重力平衡也不会失 衡，能高精度的检测出微小的装设加压力。此外，根据本发明的优选方式，在利用施力构件使作用于驱动部的负载增加的状 态下，通过以小的负载作用于力检测部的方式控制上述驱动部，能高响应、高精度地控制微 小的装设加压力。
图1是表示本发明的实施方式1的零件装配头的局部的概略结构的图。图2是将本发明的实施方式1 3的电子零件安装机局部切开，也表示其内部的 外观立体图。图3是用于说明本发明的实施方式1的零件装配头的动作的图。图4是表示本发明的实施方式1的零件装配头的别的例子的局部的概略结构的 图。图5是表示本发明的实施方式2的零件装配头的局部的概略结构的图。图6是表示本发明的实施方式3的零件装配头的局部的概略结构的图。图7是表示现有的裸片插装机的概略结构的图。
具体实施例方式以下，参考
本发明的实施方式。在以下各实施方式中，作为零件安装机， 以将电子零件装设于基板的电子零件安装机为例进行说明。但是，本发明并不仅适用于电 子零件安装机，也能适用于将安装对象的零件装设到被安装对象体的装置。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的电子零件安装机所包括的零件装配头的局部的 概略结构的图，图2是将本发明的实施方式1的电子零件安装机局部切开，也表示其内部的 外观立体图。如图2所示，电子零件安装机50包括被X-Y移动机构52支承的零件装配头51。 该零件装配头51用于保持例如半导体组件这样的小型电子零件，从基板的上方以规定的 加压力(装设加压力)对所保持的电子零件加压，并将其装设于基板上。X-Y移动机构52 将零件装配头51沿X-Y平面(水平面)向接收从零件供给部供给的电子零件的接收位置的上方或基板上的装设位置的上方搬送。以下，参照图1详细说明零件装配头。装配头底座1被电子零件安装机的X-Y移 动机构52支承。移动体2被装配头底座1支承成可上下移动。例如，也可采用装配头底座 1通过直线引导件支承移动体2的结构。此外，移动体2通过未图示的移动体移动机构，相对于装配头底座1在上下方向上 移动。该移动体移动机构例如也可由设于装配头底座1的电动机，设于该电动机的输出轴 的滚珠丝杠和与该滚珠丝杠螺合的、固定于移动体2的螺母等构成。若采用这种结构，则能 对应于电动机的旋转角度量进行移动体2的上下方向的定位。此外，移动体2具有供吸附端头部4插入的插入部。移动体2通过直线引导件3 将插入插入部的吸附端头部4支承成可上下移动。直线引导件3例如能使用滚珠花键轴承 等。吸附端头部4的前端安装有喷嘴5。喷嘴5从移动体2的下表面突出。在该喷嘴5的 前端吸附有电子零件。在本实施方式1中，作为吸附的电子零件，以半导体组件6为例说明。在安装对象 物为半导体组件的情形下，如图1所示，喷嘴5上设于加热头7。为了熔化半导体组件的焊 球，加热头7产生热。在吸附端头部4及与吸附端头部4的上部连接的可动轴9上形成有空气吸引孔 10。空气吸引孔10开口于可动轴9的外周面，并与喷嘴5的贯通孔连通。空气吸引孔10 的可动轴9侧的开口端与未图示的真空发生器连接。该真空发生器将形成于喷嘴5的前端 的开口端形成真空。通过该真空发生器的吸引力，在喷嘴5的前端吸附有电子零件。此外，在移动体2上、供吸附端头部4插入的插入部的下方形成有台阶部11。在该 电子零件安装机中，在吸附端头部4与台阶部11抵接的状态下，移动体2下降，半导体组件 6与基板8接触。可动轴9通过压缩弹簧12与测力传感器(力检测部)13的感压面(感压部)连 接。测力传感器13检测作用于可动部的上下方向的力。在本实施方式1中，可动部由喷嘴 5、加热头7、吸附端头部4、可动轴9及压缩弹簧12形成。压缩弹簧12用于保护测力传感 器13。在本实施方式1中，对使用压缩弹簧作为保护测力传感器的装置的情形进行了说明， 当然，保护测力传感器的装置只要是在测力传感器上作用有高负载时能保护的装置即可， 并不限定于压缩弹簧。摆动体14在支点的一侧与可动轴9卡合，在另一侧与平衡块15卡合。支点上配 置有轴承16。轴承16被固定于移动体2的支承台17支承。该轴承16将摆动体14支承成 可摆动。决定平衡块的重量，以使其与由吸附端头部4等形成的可动部和被吸附端头部4 吸附的电子零件的总重量平衡。通过该天平机构，补偿可动部和吸附的电子零件的总重量。这样，在本实施方式1中，作为为补偿可动部和吸附的电子零件的总重量而产生 与该总重量相当的力的重量补偿机构，使用天平机构。作为摆动体14与平衡块15卡合的结构，例如也可采用摆动体14通过轴承把持设 于平衡块15的支轴的结构。此外，摆动体14与可动轴9卡合的结构只要是不成为可动轴9的上下移动的障碍 的结构即可。例如，也可采用以下结构摆动体14的前端设有2个爪，通过这些爪支承设于 可动轴9的2个突起。
此外，虽然在支点配置了轴承，但例如也可通过刀承支承摆动体14。此外，为了补偿可动部和吸附的电子零件的总重量，使用了天平机构，但补偿总重 量的装置(重量补偿机构)只要是能产生任意可设定的一定的力的装置即可，并不限定于 天平机构。也就是说，补偿总重量的装置只要是能产生与可动部和吸附的电子零件的总重 量相当的一定的力的装置即可。此外，并不限定于100%补偿可动部和吸附的电子零件的总重量的情形，只要以能 良好地控制微小的装设加压力的方式，补偿可动部和吸附的电子零件的总重量即可。因此， 补偿的重量只要是能良好地控制微小的装设加压力的范围内的重量即可，例如，也可产生 与可动部的重量相当的一定的力。此外，如后所述，也可产生可动部和吸附的电子零件的总重量以上的一定的力。摆动体2上设有使测力传感器13相对于移动体2在上下方向上移动的音圈电动 机(驱动部)18。音圈电动机(以下称VCM) 18包括杆19、安装于杆19的磁铁20和设于磁 铁20的周围侧的线圈21。通过控制流过线圈21的电流，能使杆19沿其轴向移动。VCM18的壳体固定于设在移动体2上的保持部22。保持部22将杆19支承成可沿 其轴向滑动。杆19与测力传感器13的感压面相反一侧的面连接。因此，通过驱动VCMlSjHi 测力传感器13在上下方向上移动。VCM18的动作控制一般采用力控制环路。接着，对用于控制VCM18的动作的力控制环路进行说明。VCM18的动作通过控制该 零件装配头的动作的电子零件安装机的控制部23来控制。在将吸附于喷嘴5的前端的半导体组件6装设到基板8上时，移动体2下降至半 导体组件6与基板8接触后，进一步多下降压入距离。该移动体2的下降动作是通过控制 部23控制使移动体2上下移动的未图示的移动体移动机构的移动距离而进行的。此时，控制部23使基于测力传感器13的检测值与目标值的偏差的电流流到VCM18 的线圈21。由此，与VCM18的杆19连接的测力传感器13上升，以使测力传感器13的检测 值达到目标值。使测力传感器朝上下方向移动的驱动部、及控制驱动部的结构并不限定于以上说 明的结构，例如也可采用对杆19进行位置控制的结构。作为位置控制杆19的结构，例如也 可采用以下结构将检测杆19的位置的位置检测器设于VCM18的主体侧，控制部将测力传 感器13的检测值与目标值的偏差变换成杆19的目标位置，并使基于位置检测器的检测值 与目标位置的偏差的电流流到VCM18的线圈21。此时，与VCM18的杆19连接的测力传感器 13移动，以使位置检测器的检测值与目标位置一致。此外，例如也可使用线性电动机来取代VCM。在使用线性电动机的情形下，也可采 用以下结构将测力传感器的检测值与目标值的偏差变换成线性电动机的杆的目标位置， 使线性电动机的杆移动，以使检测线性电动机的杆的位置的位置检测器的检测值与目标位
置一致。此外，例如也可使用气缸来取代VCM，在使用气缸的情形下，只要控制使气缸的活塞朝上下方向移动的压力即可，能通过简易的方式将测力传感器的检测值控制成目标值。接着，对于零件装配头的动作，以测力传感器13的检测值的目标值设定为IOgf的 情形为例进行说明。
电子零件安装机的控制部23驱动VCM18，对杆19作用朝下的IOgf的力。此时，吸 附端头部4与台阶部11以IOgf的力抵接。在该状态下，控制部23控制使移动体2上下移动的未图示的移动体移动机构的移 动距离，在使移动体2下降至半导体组件6与基板8接触后，使移动体2进一步多下降压入 距离。图3表示移动体2多下降压入距离的状态。此时，控制部23使 基于测力传感器 13的检测值与目标值的偏差的电流流到VCM18的线圈21。由此，与VCM18的杆19连接的 测力传感器13上升，以使测力传感器13的检测值达到目标值。此时，由于吸附端头部4上 升，从台阶部11离开，因此能通过测力传感器13检测加压于半导体组件6的力(装设加压 力)。这样，能将加压于半导体组件6的力(装设加压力)维持在IOgf。在作用有该装 设加压力的状态下，控制部23使加热头7产生热。随后，在通过使真空发生器停止来解除 吸附端头部4对半导体组件6的吸附后，控制部23使移动体2上升。与该移动体2的上升 配合，吸附端头部4下降，与台阶部11抵接。在如上所述的本实施方式1中，以检测作用于由吸附端头部4等形成的可动部的 上下方向上的力的测力传感器13的检测值达到目标值的方式，控制使测力传感器13在上 下方向上移动的VCM，将半导体组件6装设于基板8上。本实施方式1中，由于产生一定的力的天平机构(重量补偿机构)补偿由吸附端 头部等形成的可动部和吸附于吸附端头部的电子零件的总重量，因此，能避免由于可动部 和吸附的电子零件等的热膨胀引起的重力平衡的失衡。此外，本实施方式1中，由于通过天平机构(重量补偿机构)补偿可动部和吸附 的电子零件的总重量，因此，能抑制在电子零件与基板接触时作用于测力传感器的感压面 (感压部)的冲击力。因此，能使用能检测微小的力的分辨率高的测力传感器，可高精度地 检测出将电子零件装设于基板时的微小的加压力(装设加压力)。此外，本实施方式1中，由于在电子零件与基板接触之前，VCM的线圈中就流有电 流，在该状态下，通过VCM控制微小的装设加压力，因此，能提高装设电子零件时的VCM的响 应性，并能高精度地控制微小的装设加压力。本实施方式1中，对于将平衡块的重量设定为与可动部和吸附的电子零件的总重 量相当的重量的情形进行了说明，但也可使用比可动部和吸附的电子零件的总重量略重的 平衡块。此时，通过平衡块对可动部作用朝上的力。该朝上的力是与从平衡块的重量减去 可动部和吸附的电子零件的总重量后的差分重量相当的力。与该差分重量相当的力一直作 用于测力传感器的感压面(感压部)。因此，通过测力传感器检测到的力是在将吸附于喷嘴 前端的电子零件装设于基板时的装设加压力上加上由于平衡块(天平机构)作用于测力传 感器的感压面(感压部)的力的值。因此，例如，若从平衡块的重量中减去可动部和吸附的电子零件的总重量后的差 分重量为‘10gf’，则在将加压在吸附于喷嘴前端的电子零件的力(装设加压力)控制在 iIOgf'的情形下，只需将测力传感器的检测值的目标值设定为‘20gf’即可。这样，在使用比可动部和吸附的电子零件的总重量略重的平衡块，并通过平衡块对测力传感器的感压面(感压部)作用负载的情形下，即便增加测力传感器的检测值的目标值，也能以较小的值控制加压在吸附于喷嘴前端的电子零件上的力(装设加压力)，可更 精细地控制装设加压力。此外，在本实施方式1中，对于移动体2通过直线引导件3将吸附端头部4支承成 可上下移动的结构进行了说明，当然，并不限定于该结构，例如也可采用通过空气轴承支承 吸附端头部4的结构。图4表示移动体2通过空气轴承将吸附端头部4支承成可上下移动的结构的一 例。不过，对于与已说明的构件对应的构件标注相同符号，适当省略说明。如图4所示，移动体2上形成有开口于移动体2的外表面的空气供给孔25。此外， 在移动体2上、供吸附端头部4插入的插入部的内周面(以下称作移动体2的内周面)形 成有环状的空气供给室26。空气供给孔25与空气供给室26连通。此外，空气供给孔25的 靠近移动体2的外表面侧的开口端与未图示的空气供给器连接。若采用这种结构，则通过将从未图示的空气供给器供给的空气通过空气供给孔25 供给到空气供给室26，能在移动体2的内周面与吸附端头部4的外周面之间的间隙中形成 空气轴承24。此外，通过形成环状的空气供给室26，能相对于吸附端头部4的外周面的全 周形成空气轴承24。这样，通过利用空气轴承支承吸附端头部，不会产生摩擦，能进一步高精度地检测 将吸附于喷嘴前端的电子零件装设于基板时的微小的装设加压力。尽管将空气供给室26形成于移动体2的内周面，但也可在移动体2的内部形成环 状的空气供给室，并形成与该空气供给室连通的、开口于移动体的内周面的多个连通孔。此 夕卜，也可在吸附端头部4的外周面形成环状的空气供给室。此外，本实施方式1中，对于从形成于可动轴9的外周面的空气吸引孔10的开口 端吸引空气，在喷嘴前端产生真空的结构做了说明，当然，并不限定于该结构，例如也可如 图4所示地构成。S卩，在移动体2上形成开口于移动体2的外表面的空气吸引孔27。此外，在移动 体2的内周面形成环状的空气吸引室28，使空气吸引孔27与空气吸引室28连通。空气吸 引孔27的靠近移动体2的外表面侧的开口端与未图示的真空发生器连接。空气吸引室28 也可形成于吸附端头部4的外周面。另一方面，在吸附端头部4内形成有与喷嘴5的贯通孔连通、且开口于吸附端头部 4的外周面的多个空气吸引孔29。各空气吸引孔29的靠近吸附端头部4的外周面侧的开 口端与形成于移动体2的内周面的空气吸引室28相对形成。在吸附端头部4的外周面形 成空气吸引室28时，以与该空气吸引室28连通的方式形成空气吸引孔29。若采用这种结构，则能从空气吸引孔27的靠近移动体2的外表面侧的开口端吸引 空气，并能在喷嘴5的前端产生真空。从空气吸引孔27吸引的空气的流量比供给向空气供 给孔25的空气的流量还大。(实施方式2)以下，对于本发明的实施方式2，说明与上述实施方式1不同的地方。图5是表示 本发明的实施方式2的电子零件安装机具有的零件装配头的局部的概略结构的图。可是， 对于与在上述实施方式1中说明的构件相同的构件标注相同符号。
如图5所示，在作为使作用于VCM18的负载增加的施力构件的拉伸弹簧30设于零 件装配头这点上，本实施方式2与上述实施方式1不同。拉伸弹簧30的一端与设于移动体 2的突起部卡合，另一端与保持测力传感器13的保持构件31卡合。接着，对于该零件装配头的动作，以拉伸弹簧30的拉伸力为200gf、测力传感器13 的检测值的目标值设定为Igf的情形为例进行说明。电子零件安装机的控制部23驱动VCM18，对杆19作用朝下的201gf的力。此时， 测力传感器13的检测值为lgf。此外，此时，吸附端头部4与台阶部11以Igf的力抵接。在该状态下，控制部23控制使移动体2上下移动的未图示的移动体移动机构的移 动距离，在使移动体2下降至半导体组件6与基板8接触后，进一步多下降压入距离。当移动体2多下降压入距离时，控制部23使基于测力传感器13的检测值与目标 值的偏差的电流流到VCM18的线圈21。由此，与VCM18的杆19连接的测力传感器13上升， 以使测力传感器13的检测值达到目标值。此时，由于吸附端头部4上升，从台阶部11离开， 因此能通过测力传感器13检测加压于半导体组件6的力(装设加压力)。若这样，则能将加压于半导体组件6的力(装设加压力)维持在lgf。在作用有该 装设加压力的状态下，控制部23使加热头7产生热。随后，在通过使真空发生器停止来解 除吸附端头部4对半导体组件6的吸附后，控制部23使移动体2上升。与该移动体2的上 升配合，吸附端头部4下降，与台阶部11抵接。如上所述，在实施方式2中，在使VCM18产生朝下的力来抵消拉伸弹簧30产生的 拉伸力的状态下，驱动VCM18，以使测力传感器13的检测值达到目标值。本实施方式2中，由于在电子零件与基板接触之前，使作用于VCM的负载增加，并 使流过VCM的线圈的电流量增加，在该状态下，通过VCM控制微小的装设加压力，因此，能进 一步提高装设电子零件时的VCM的响应性，并可高精度地控制更微小的装设加压力。使测力传感器朝上下方向移动的驱动部、及控制驱动部的结构并不限定于以上说 明的结构，如在上述实施方式ι中所说明的，例如可采用位置控制VCM18的杆19的结构，也 可采用使用线性电动机或气缸来取代VCM的结构。此外，与上述实施方式1相同，也可使用比可动部和吸附的电子零件的总重量略 重的平衡块，并通过平衡块对测力传感器的感压面(感压部)作用负载。此外，也可如在上述实施方式1中说明的那样，采用通过空气轴承支承吸附端头 部4的结构。此外，关于在喷嘴前端产生真空的结构，并不限定于从形成于可动轴9的外周 面的空气吸引孔10的开口端吸引空气的结构，也可如在上述实施方式1中说明的那样，采 用从移动体2的外表面吸引空气，经由移动体2的内周面与吸附端头部4的外周面之间的 间隙，在喷嘴前端产生真空的结构。在以上说明的实施方式1、2中，对于使吸附于吸附端头部的电子零件在水平面上 移动、在上下方向上移动的情形进行了说明，但在将电子零件安装于基板时需要旋转修正 的情形下，例如采用吸附端头部相对于移动体2不旋转，使移动体2整体旋转的结构即可。在移动体2与吸附端头部4之间形成空气轴承的情形下，为使吸附端头部4相对于移动体2不旋转，例如只需使移动体2的供吸附端头部插入的插入部的水平截面形状和 吸附端头部4的水平截面形状都形成四角形等多面形状，在移动体2和吸附端头部4中的 一方设置与设于另一方的槽卡合的突起即可。
(实施方式3)以下，对于本发明的实施方式3，说明与上述实施方式1、2不同的地方。在以使移 动体2整体不旋转、吸附端头部4可旋转的方式构成零件装配头这点上，本实施方式3与上 述实施方式1和2不同。图6是表示本发明的实施方式3的电子零件安装机具有的零件装配头的局部的概 略结构的图。可是，对于与在上述实施方式1和2中说明的构件相同的构件标注相同符号。如图6所示，移动体2的下部为壳体32。在壳体32的内侧，通过轴承33a、33b安 装有旋转构件34。因此，旋转构件34被支承成可相对于壳体32 (移动体2)旋转。
齿轮35以其中心与旋转构件34的中心一致的状态安装于旋转构件34的上表面。 此外，壳体32的壳顶部安装有电动机36，该电动机36的输出轴突出到壳体32的内侧。该 电动机36的输出轴上安装有齿轮37，该齿轮37与安装于旋转构件34的上表面的齿轮35 啮合。因此，驱动电动机36时，旋转构件34被轴承33a、33b引导，相对于壳体32 (移动体 2)转动。旋转构件34采用朝下方开口的中空结构。该旋转构件34的中空部(内部空 间)34a内插入有吸附端头部4。与吸附端头部4的下端连接的喷嘴5从形成于壳体32的 下部的孔38a突出到壳体32的外侧。在本实施方式3中，作为与吸附端头部4的下端抵接 的台阶部，使用壳体32的下部。另一方面，吸附端头部4的上端与第一可动轴9a的下端连接。该第一可动轴9a 穿过形成于旋转构件34的上部的孔38b、形成于齿轮35的孔38c、形成于壳体32的壳顶部 的孔38d，延设到壳体32的外部。壳体32的上方配置有保持部43。该保持部43采用朝下 方开口的中空结构。该保持部的中空部43a内插入有第一可动轴9a的上端侧。保持部43 通过轴承44将第一可动轴9a支承成可旋转。壳体32中形成有开口于壳体32的外表面的空气供给孔40。此外，壳体32的内周 面上形成有环状的空气供给室39。空气供给孔40与空气供给室39连通。另一方面，旋转构件34中形成有开口于其外周面和内周面的多个空气供给孔41。 各空气供给孔41的靠近旋转构件34的外周面侧的开口端与环状的空气供给室39相对形 成。在壳体32的内周面与旋转构件34的外周面之间，作为密封装置的空气密封件 42a、42b在上下方向上彼此离开地配置，从而能在气密状态下将空气从环状的空气供给室 39送向旋转构件34的空气供给孔41。在此使用0形环作为空气密封件42a、42b，但也能由 Y形密封件构成。由于采用上述结构，从配置于壳体32的外表面的空气供给孔40的开口端供给的 空气被供给到由空气密封件42a、42b密封的空气供给室39的气密区域，供给到空气供给室 39的气密区域的空气通过旋转构件34的空气供给孔41，排出到旋转构件34的内周面与吸 附端头部4的外周面之间的间隙。由此，在旋转构件34与吸附端头部4之间形成空气轴承。如图6所示，也可在空气供给孔41的中途设置遍及旋转构件34整周的空气保持 室41a。空气保持室41a以具有比空气供给孔41的靠近旋转构件34的内周面侧的开口端 还大的截面积的形式形成。通过如此设置空气保持室41a，能在旋转构件34与吸附端头部 4之间确保稳定的压力。
上述结构中，通过使旋转构件34的中空部34a的水平截面形状呈四角形，并使隔着空气轴承用的间隙与该中空部34a卡合的吸附端头部4的水平截面形状也呈四角形，能 使吸附端头部4与旋转构件34的转动一体地转动。旋转构件34的中空部34a的水平截面 形状和吸附端头部4的水平截面形状并不限定于四角形，只要旋转构件34的中空部34a的 水平截面形状和吸附端头部4的水平截面形状都是多面形状即可。此外，在旋转构件34和 吸附端头部4中的一方形成与设于另一方的槽卡合的突起。保持部43的上表面与可动部的第二可动轴9b连接，第二可动轴9b的上端通过压 缩弹簧12与测力传感器13的感压面连接。因此，与测力传感器13连接的第二可动轴9b 不转动。摆动体14与第二可动轴9b卡合。在本实施方式3中，以与由喷嘴5、加热头7、吸 附端头部4、第一可动轴9a、保持部43、第二可动轴9b等形成的可动部和吸附于喷嘴前端的 电子零件的总重量平衡的方式，决定平衡块15的重量。与上述实施方式1、2相同，也可使用比可动部和吸附的电子零件的总重量略重的 平衡块，并通过平衡块对测力传感器的感压部(感压面)作用负载。接着，对在喷嘴前端真空吸附电子零件的结构进行说明。本实施方式3中，与喷嘴 5的贯通孔连通的空气吸引孔10从吸附端头部4的安装有喷嘴5的部分开始，延伸到第一 可动轴9a的上端而形成。空气吸引孔10开口于第一可动轴9a的上端，并与保持部43的 中空部(内部空间)43a连通。此外，保持部43中形成有开口于其外周面和内周面的空气 吸引孔45。该空气吸引孔45的靠近保持部43的外周面侧的开口端与未图示的真空发生器 连接。此外，在第一可动轴9a的外周面与保持部43的内周面之间配置有作为使保持部43 的内部空间成气密状态的密封装置的空气密封件46。由于采用此种结构，因此，能通过真空发生器使喷嘴5的前端形成真空，并能将电 子零件吸附到喷嘴5的前端。在此使用0形环作为空气密封件46，但也能由Y形密封件构 成。通过以上说明的结构，可使吸附端头部4相对于移动体2旋转。此外，通过采用电 子零件安装机的控制部23根据检测电动机36的旋转角度的编码器(未图示)的输出来产 生规定的角度量的旋转的方式控制电动机36的结构，可调节吸附保持于喷嘴5的前端部的 电子零件的朝向。本实施方式3中，采用了在旋转构件34与吸附端头部4之间形成空气轴承的结 构，但也可将吸附端头部4通过滚珠花键轴承等直线引导件安装于旋转构件34。此外，对于 在喷嘴前端产生真空的结构，也可如在上述实施方式1中说明的那样，采用从移动体2(壳 体32)的外表面吸引空气，经由移动体2(壳体32)的内周面与旋转构件34的外周面之间 的间隙，并经由旋转构件34的内周面与吸附端头部4的外周面之间的间隙，在喷嘴前端产 生真空的结构。以上说明的实施方式1至3中，以将半导体组件安装于基板的情形为例进行了说 明，但本发明并不限定于此，也能应用于通过没有加热头7的零件装配头将电子零件装载 于基板上涂覆的焊料糊的电子零件安装机。工业上的可利用性由于本发明所涉及的零件安装机、零件装配头及零件装配方法，即便零件、喷嘴等热膨胀，重力平衡也不会失衡，能高精度地检测微小的装设加压力，因此， 对于将小型化及 薄型化不断发展的半导体组件安装到基板上的零件安装机是有用的。
权利要求
一种零件安装机，包括零件装配头和控制部，该零件安装机将零件装设于被安装对象体，其特征在于，所述零件装配头包括装配头底座；移动体，该移动体被所述装配头底座支承成可上下移动；可动部，该可动部具有吸附端头部和可动轴，被所述移动体支承成至少可上下移动，所述吸附端头部吸附零件；重量补偿机构，该重量补偿机构与所述可动轴卡合，根据所述可动部的重量或所述可动部和吸附于所述吸附端头部的零件的总重量，补偿所述可动部的重量或所述可动部和吸附于所述吸附端头部的零件的总重量的重力；力检测部，该力检测部检测作用于所述可动部的上下方向的力；以及驱动部，该驱动部使所述力检测部相对于所述移动体在上下方向上移动，所述控制部控制所述驱动部，以使所述力检测部的检测值达到目标值。
2.如权利要求1所述的零件安装机，其特征在于，所述重量补偿机构由在支点的一侧 与所述可动部卡合的天平机构构成。
3.如权利要求1所述的零件安装机，其特征在于，所述驱动部包括音圈电动机、线性电 动机或气缸中的任意一个。
4.如权利要求1所述的零件安装机，其特征在于，还包括使作用于所述驱动部的负载 增加的施力构件。
5.如权利要求1所述的零件安装机，其特征在于，所述零件装配头还包括旋转构件， 该旋转构件被所述移动体支承成可旋转，所述可动部的一部分可上下移动地插入其内部空 间；以及电动机，该电动机使所述旋转构件旋转，所述吸附端头部随着所述旋转构件的旋转 而旋转。
6.一种零件装配头，其特征在于，包括 装配头底座；移动体，该移动体被所述装配头底座支承成可上下移动；可动部，该可动部具有吸附端头部和可动轴，被所述移动体支承成至少可上下移动，所 述吸附端头部吸附零件；重量补偿机构，该重量补偿机构与所述可动轴卡合，根据所述可动部的重量或所述可 动部和吸附于所述吸附端头部的零件的总重量，补偿所述可动部的重量或所述可动部和吸 附于所述吸附端头部的零件的总重量的重力；力检测部，该力检测部检测作用于所述可动部的上下方向的力；以及 驱动部，该驱动部使所述力检测部相对于所述移动体在上下方向上移动。
7.如权利要求6所述的零件装配头，其特征在于，所述重量补偿机构由在支点的一侧 与所述可动部卡合的天平机构构成。
8.如权利要求6所述的零件装配头，其特征在于，所述驱动部包括音圈电动机、线性电 动机或气缸中的任意一个。
9.如权利要求6所述的零件装配头，其特征在于，还包括使作用于所述驱动部的负载 增加的施力构件。
10.如权利要求6所述的零件装配头，其特征在于，还包括旋转构件，该旋转构件被所 述移动体支承成可旋转，所述可动部的一部分可上下移动地插入其内部空间；以及电动机， 该电动机使所述旋转构件旋转，所述吸附端头部随着所述旋转构件的旋转而旋转。
11.一种零件装配方法，其特征在于，在将吸附于可动部的吸附端头部的零件装设于被 安装对象体的工序中，在根据所述可动部的重量或所述可动部和吸附于所述吸附端头部的 零件的总重量，使补偿所述可动部的重量或所述可动部和吸附于所述吸附端头部的零件的 总重量的重力的力作用于所述可动部的状态下，通过使所述可动部朝上下方向移动，将检 测作用于所述可动部的上下方向的力的力检测部的检测值控制为目标值，并将零件装设于 被安装对象体。
全文摘要
一种能高精度的检测出微小的装设加压力的零件安装机。本发明所涉及的零件安装机的零件装配头包括具有吸附端头部和可动轴的可动部；与所述可动轴卡合，根据所述可动部和吸附于所述吸附端头部的零件的总重量，补偿所述总重量的重力的重量补偿机构；检测作用于所述可动部的上下方向的力的力检测部；以及使所述力检测部在上下方向上移动的驱动部。本发明所涉及的零件安装机的控制部控制所述驱动部，以使所述力检测部的检测值达到目标值。
文档编号H01L21/60GK101836525SQ20088011338
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月15日 优先权日2007年11月6日
发明者樋口元宽, 犬塚良治 申请人:松下电器产业株式会社