专利名称：元器件安装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及元器件安装装置，具体涉及一种用于将电子元器件安装在印刷电路基板等的安装对象物上时的元器件安装装置。
背景技术：
作为用于安装电子元器件场合的以往的元器件安装装置之一的元器件安装装置，是在XY轴机械手上安装具有保持电子元器件的保持机构(通过真空吸附电子元器件的吸附喷嘴和机械夹持的夹持机构等)的头部，以通过保持机构保持电子元器件的状态使头部移动，并将电子元器件安装在预定的印刷电路基板等的安装对象物的预定位置上。
作为这种方式的元器件安装装置，例如有如图4所示的元器件安装装置，它具有载置元器件排列整齐用的托盘等的元器件供给夹具的元器件供给部51，载置作为电子元器件的安装对象的基板等的安装对象物的元器件安装部52，具有从元器件供给部51对电子元器件进行吸附和保持的真空吸附喷嘴等的元器件保持机构53的安装头54，装有安装头54的XY轴机械手55，用于获得电子元器件的位置信息而在预定位置对保持在安装头54的元器件保持机构53上的电子元器件进行摄像的元器件摄像装置(摄像机)56和为了获得安装位置信息而对基板等的元器件安装对象进行摄像的安装对象物摄像装置(摄像机)57，在由安装头54的元器件保持机构53对电子元器件进行吸附和保持的状态下，通过使安装头54沿箭头a，b，c，d所示方向移动将电子元器件安装在安装对象物的预定位置。
然而，在上述以往的电子元器件安装装置中，必须使安装头54移动到元器件吸附位置、元器件位置识别用的元器件摄像装置56的摄像位置以及元器件安装位置(例如基板上的预定位置)共计3个位置，安装头54的移动距离(动线)变长，为电子元器件的安装，安装头54的移动、停止所需时间和摄像所得图象的运算处理所需时间的合计时间是必须的，从而成为难以缩短生产节拍时间的主要原因。另外，虽然也有将用于确认元器件安装位置的安装对象物摄像装置(摄像机)载置于安装头上的元器件安装装置，但在此场合，必须包含用于对作为安装对象物的基板等进行摄像的位置并在至少4个位置使安装头移动，存在动线更长的问题。
另外，在上述以往的元器件安装装置中，在将元器件安装部(基板等的安装对象物)52安装到XY工作台(未图示)的场合，产生必须使XY工作台沿与安装头54的移动方向相同方向移动并进行安装位置的微调的情况，存在不仅位置控制困难、且设备重复，从而引起成本增大的问题。
另一方面，在元器件供给部中虽然一般是对使许多个电子元器件排列整齐配置的的托盘等的元器件供给夹具进行设置，但为进一步提高自动化的生产率，要求将元器件连续地供给元器件供给部或元器件供给夹具，并要求与此相应的对策。
发明内容
本发明鉴于上述以往元器件安装装置存在的问题，其目的在于提供一种能缩短安装头的移动距离、缩短生产节拍时间且安装位置精度优良的元器件安装装置。
本发明的元器件安装装置的特点是，具有一个元器件供给部，该元器件供给部设有元器件供给夹具和送料器，送料器为振动送料器、整体(bulk)送料器、带状送料器、粘结片送料器中的一种或多种的组合，并且元器件供给部在驱动装置的作用下沿预定方向作直线往复运动，一个对安装对象物加以设置的元器件安装部，所述元器件安装部在驱动装置的作用下沿直线往复运动，一个具有用于对元器件进行保持的元器件保持机构的安装头，该安装头在驱动装置作用下沿与上述元器件安装部的移动方向垂直的方向直线往复运动，安装头在上述元器件供给部中拾取已设置元器件，并将该元器件装到所述元器件安装部中所设置的安装对象物上的预定位置，
一个元器件摄像装置，该摄像装置在上述安装头直线移动过程中对保持在上述安装头的元器件保持机构中的元器件摄像，分别对上述元器件供给部、元器件安装部和安装头进行驱动控制的驱动控制装置以及对由上述元器件摄像装置拍摄的图象进行运算处理的图象运算处理装置。
采用本发明的元器件安装装置，由于在对元器件供给部和元器件安装部分别独立并相互平行地往复驱动的同时，对具有元器件保持机构的安装头沿与元器件供给部和元器件安装部的移动方向垂直的方向往复驱动，并通过元器件摄像装置对保持在元器件保持机构中的元器件进行摄像，故能在安装头动作过程中通过元器件摄像装置对元器件进行摄像并获得安装位置的补偿信息。因此，通过仅使安装头沿预定方向直线移动，即能从元器件供给部拾取元器件并高精度地安装到元器件安装部的安装对象物的预定位置。其结果是与以往的使安装头移动3个或4个位置的场合相比，在能缩短移动距离并缩短生产节拍时间的同时，并能提供一种防止设备重复、经济性优良、安装位置精度高的元器件安装装置。
另外，在本发明中，由于元器件供给部中对托盘、托板等的元器件供给夹具、或振动送料器、整体送料器、带状送料器、粘结片送料器中的一种或多种加以组合设置，故能连续供给种类和大小不同的元器件，能进一步提高自动化的生产率。
图1为用于说明本发明一实施形态的元器件安装装置的整体构成图。
图2为大致表示上述元器件安装装置的安装动作的俯视图。
图3为表示其他实施形态的元器件供给方式的概略图。
图4为表示以往一般的元器件安装动作的概略图。
具体实施例方式
以下根据
本发明的实施形态。
图1和图2为用于说明本发明一实施形态的元器件安装装置的图，其中，图1为为表示元器件安装装置的整体构成的立体图，图2为大致表示元器件安装装置的安装动作的俯视图。
图中，1为元器件安装装置，该元器件安装装置1构成为在L字状的底座件2上载置有元器件供给部3、元器件安装部4、具有4个真空吸附喷嘴(元器件保持机构)5的安装头6、元器件摄像机(元器件摄像装置)7等。另外，本元器件安装装置1还具有分别对上述元器件供给部3、元器件安装部4、吸附喷嘴5和安装头6进行驱动控制的驱动控制装置(未图示)和对来自上述元器件摄像机7的图象进行运算处理的图象运算处理装置(未图示)。
上述底座件2由振动衰减率比金属件高且热膨胀系数小的材料如混凝土、陶瓷、金属与陶瓷的复合材料或者大理石等一体形成，并构成在底座本体2a的后端一体形成垂直壁2b。因此，能在使各机构部动作时的振动有效衰减的同时抑制由直线电动机等驱动装置的发热引起的各机构部的位置偏移，从而能提高并保持电子元器件的安装精度。另外，由于底座件2由上述材料一体形成，各机构部振动时的相位相同，与各机构部分散振动时的情况相比，能抑制由振动造成的弊害。
上述元器件供给部3从装置正面看配置在底座本体2a的左端部，并由未图示的直线电动机沿直线电动机滑动件(驱动装置)在X轴方向(前后方向)直线往复驱动。在该元器件供给部3的上面设置有排列整齐地配置有许多个电子元器件的托板(元器件供给夹具)3a。在该托板3a上形成有容置电子元器件的容置凹部，且该容置凹部排列成具有与上述各吸附喷嘴5的排列间距对应的间距。因此能以4个吸附喷嘴5一次保持4个电子元器件。
上述元器件供给部3上配设有振动送料器30。该振动送料器30通过振动供给部32将许多个电子元器件依次供给至上述托板3a的各容置凹部。
上述元器件安装部4配置在底座本体2a的中央部，并通过直线电动机8沿一对直线电动机滑动件(驱动装置)8a在与上述元器件供给部3的移动方向平行的X轴方向(前后方向)直线往复驱动。在该元器件安装部4的上面设置有安装有电子元器件的印刷电路基板(安装对象物)4a。
上述安装头6位于元器件供给部3和元器件安装部4的上方并配设在固定于垂直壁2b上的架台9上。该架台9上安装固定有一对直线电动机滑动件10，且上述安装头6通过直线电动机11沿直线电动机滑动件10在与X轴方向垂直的Y轴方向(左右方向)直线往复驱动。
驱动上述安装头6的直线电动机11采用直接驱动方式的直线电动机，另外，作为直线电动机圆编码器则采用玻璃标尺、金属标尺等，以能进行全封闭的高精度定位。
上述各真空吸附喷嘴5固定在固定件5a上，并且该固定件5a沿固定于上述安装头6的一对直线电动机滑动件12a在Z轴方向(上下方向)可移动地加以支承。另外，上述固定件5a通过使与伺服电动机13连接的凸轮板14旋转而沿Z轴方向往复驱动。并且，上述各吸附喷嘴5为能通过未图示的旋转定位驱动装置将吸附保持着的电子元器件围绕Z轴(图1的θ方向)旋转定位地加以支承。
上述元器件摄像机7配置固定在元器件供给部3与元器件安装部4之间，并构成为当安装头6从元器件供给部3向元器件安装部4直线移动时对吸附保持在上述吸附喷嘴5处的电子元器件进行摄像。然后求得相对于由上述摄像机7拍摄的电子元器件的基准点(一般为吸附喷嘴的中心点)的偏移量，并相应于该偏移量算出X轴、Y轴及θ的补偿量。
另外，在上述元器件供给部3与元器件摄像机7之间配设有填充有粘接剂、导电性粘接剂、焊剂等的涂敷部16。在元器件供给部3中将拾取的电子元器件搬运到元器件安装部4时，能通过该涂敷部16将粘接剂和焊剂等自动地涂敷在该电子元器件上，并能提高生产率。
上述架台9上与安装头6独立配设有多目的头17。该多目的头17由直线电动机18沿直线电动机滑动件10作Y轴方向直线往复驱动。多目的头17上配置有基板摄像机19。求得对于通过该基板摄像机19拍摄的印刷电路基板4a的实际安装位置的偏移量，并相应于该偏移量算出X轴、Y轴的补偿量。
由于将上述多目的头17与安装头6独立配置，故能在安装头6在元器件供给部3中进行电子元器件拾取动作时拍摄印刷电路基板4a，能缩短生产节拍时间。另外，在多目的头17上除摄像机19外还可载置用于在印刷电路基板4a上涂敷粘接剂的粘接剂分配器。
本实施形态的元器件安装装置1还具有将通过前道工序设备A装配的印刷电路基板运至上述元器件安装部4、并在该元器件安装部4中将安装电子元器件的安装完毕的印刷电路基板4a运至后道工序设备B的元器件搬运部20。
该元器件搬运部20包括并列配置在底座本体2a上的右侧端部的一对运入轨道21、21和运出轨道22、22，沿该运入、运出轨道21、22在X轴方向往复移动的运入、运出台车23、24，使该各台车23、24分别独立往复驱动的同步皮带25、25及旋转驱动电动机26，对配置于上述运入、运出台车23、24的上方并设置于该台车23、24中的印刷电路基板加以夹持的移载件27、27，沿上下方向(Z轴方向)和左右方向(Y轴方向)移动驱动各移载件27的移载驱动机构28。
而且，将前道工序设备A中安装的印刷电路基板运送到在前道工序设备A的受让位置待机的运入台车23，且运入台车23以该状态移动到与元器件安装部4并行的位置。接着，移载件27将运入台车23的印刷电路基板运送到元器件安装部4的预定位置并进行固定。
接着，一旦元器件在印刷电路基板上安装结束，移载件27即将安装好的印刷电路基板运送至运出台车24，且该运出台车24移动至后道工序设备B的的受让位置。
以下说明本实施形态的作用效果。
由本实施形态的元器件安装装置1将电子元器件安装在印刷电路基板时，首先，在振动送料器30将电子元器件供至托板3a的各容置凹部、元器件供给部3沿X轴方向移动的同时，安装头6沿Y轴方向移动并在预定的拾取位置(吸附喷嘴中心与容置凹部中心一致的位置)处定位。固定件5a在该拾取位置处下降并通过各吸附喷嘴5吸附保持电子元器件，其后吸附喷嘴5上升。
在该拾取工序时，多目的头17在元器件安装部4中设置好的印刷电路基板4a的上方移动，摄像机19对印刷电路基板摄像，图象运算处理装置算出对于目标安装位置的X轴、Y轴的补偿量。另外，多目的头17在摄像后退避至不与安装头4干涉的位置。
另一方面，在此期间，在元器件搬运部20中，运入台车23运入由前道工序设备A中安装的印刷电路基板，移载件27则在元器件安装部4中进行设置。
接着上述拾取工序后，上述安装头6直线移动至元器件安装部4的上方。在进行该移动时，元器件摄像机7对保持在各吸附喷嘴5处的电子元器件摄像，图象运算处理装置算出对于各电子元器件的吸附喷嘴5的X轴、Y轴及θ方向的补偿量。
而且，安装头6在元器件安装部4的印刷电路基板4a的上方移动，为使电子元器件在这种状态下与印刷电路基板4a的预定安装位置一致，在加上上述算出的补偿量并进行元器件安装部4的X轴方向的定位的同时进行安装头6的Y轴方向的定位，各吸附喷嘴5仅旋转预定角度并进行θ方向的定位。
接着使固定件5a下降并将电子元器件安装在印刷电路基板4a的预定安装位置。其后，固定件5a上升并返回至应对下一电子元器件进行拾取的位置。通过重复这种一系列的动作，将各电子元器件安装在印刷电路基板4a上。然后，通过移载件27将安装完毕的印刷电路基板4a移送到运出台车24上并运出至后道工序设备B。
采用本实施形态，由于使元器件供给部3和元器件安装部4分别独立且配设成可沿前后方向(X轴方向)移动，使具有可沿上下方向(Z轴方向)移动的吸附喷嘴5的安装头6配设成可沿左右方向(Y轴方向)直线移动，且在上述安装头6移动时通过元器件摄像机7对由吸附喷嘴5吸附保持的电子元器件进行摄像，故能在安装头6移动过程中通过元器件摄像机7对电子元器件进行摄像而获得安装位置的补偿信息。因此只需使安装头6沿Y轴方向直线移动，即能由元器件供给部3拾取电子元器件并高精度地安装在元器件安装部4的印刷电路基板4a的预定的安装位置上。其结果是，与以往的使安装头移动到3个位置或4个位置的场合相比，能在缩短移动距离和缩短生产节拍的同时，提供一种防止设备重复、经济性优良、安装位置精度高的元器件安装装置1。
另外，在本实施形态中，由于在元器件供给部3中组合设置托板3a和将电子元器件供给该托板3a的振动送料器30，故能连续供给种类和大小不同的电子元器件，能进行连续运转，进一步提高生产率。
在本实施形态中，由于在设有电子元器件安装在印刷电路基板上的元器件供给部3、元器件安装部4的同时，还设有将由前道工序设备A中安装的印刷电路基板运入元器件安装部4、并将安装完毕的印刷电路基板运出至后道工序设备B的元器件运送部20，故可进行无人化连续生产，能大幅度提高生产率。
另外，虽然在上述实施形态中对将振动送料器30与元器件供给部3组合并连续供给电子元器件的场合作了说明，但本发明并不限于此，例如，如图3所示，也可将带状送料器35与元器件供给部3组合。该带状送料器35构成为将许多电子元器件放在条带上的元器件带37安装在与元器件供给部3上固定的固定台36上，并由驱动滚轮38对该元器件带37进行运送。即使在这种场合，也能将电子元器件依次供给托板3a并获得上述同样的效果。
另外，虽然在上述实施形态中对将电子元器件安装在印刷电路基板上的场合作了说明，但本发明的元器件安装装置并不限于此，例如也可适用于精密机械零件的装配。
而且，在上述元器件供给部中并不限于上述振动送料器、带状送料器，也可将整体(bulk)送料器、粘结片送料器等其他连续供给机构加以组合。
权利要求
1.一种元器件安装装置，其特征在于，具有一个元器件供给部，所述元器件供给部设有元器件供给夹具和送料器，所述送料器为振动送料器、整体送料器、带状送料器、粘结片送料器中的一种或多种的组合，并且所述元器件供给部在驱动装置的作用下沿预定方向作直线往复运动，一个对安装对象物加以设置的元器件安装部，所述元器件安装部在驱动装置的作用下沿直线往复运动，一个具有用于对元器件进行保持的元器件保持机构的安装头，所述安装头在驱动装置作用下沿与所述元器件安装部的移动方向垂直的方向直线往复运动，所述安装头在所述元器件供给部中拾取已设置元器件，并将该元器件装到所述元器件安装部中所设置的安装对象物上的预定位置，一个元器件摄像装置，所述元器件摄像装置在所述安装头直线移动过程中对保持在所述安装头的元器件保持机构中的元器件进行摄像，分别对所述元器件供给部、元器件安装部和安装头进行驱动控制的驱动控制装置以及对由所述元器件摄像装置拍摄的图象进行运算处理的图象运算处理装置。
全文摘要
提供一种能缩短安装头的移动距离和生产节拍时间、且安装位置精度优良的元器件安装装置，系将振动送料器与托板组合并设置的元器件供给部(3)和设置印刷电路基板的元器件供给部(4)分别独立并沿相互并行的X轴方向往复驱动，将具有沿Z轴方向往复驱动的吸附喷嘴(5)的安装头(6)沿Y轴方向直线状往复驱动，并具有对保持在吸附喷嘴处的电子元器件进行摄像的元器件摄像机(7)。
文档编号H05K13/04GK1592575SQ20041008351
公开日2005年3月9日 申请日期2001年3月16日 优先权日2000年3月17日
发明者田村孝太, 石部敏幸, 菜嶋保积, 西辉树, 梶原正敏 申请人:株式会社村田制作所