专利名称：电子部件搭载头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子部件搭载头，其在通过使吸附嘴升降而吸附保持电子部件， 向配线基板等安装对象进行搭载时进行负载控制。
背景技术：
通常，在电子部件搭载头(下面称为搭载头)中，在相对于搭载头可上下移动地被 支撑的吸附嘴从部件供给装置吸附保持电子部件时、或将所保持的电子部件向配线基板上 搭载时，进行下述负载控制，即，利用下降的吸附嘴前端部，以规定负载将电子部件向下方按压。例如在专利文献1中，如本申请的图1所示，公开了一种进行电子部件的负载控制 的搭载头。在图1中，搭载头具有移动体114，其相对于基座部111可上下移动地被支撑；支 撑轴133，其相对于移动体114可上下移动地被支撑；旋转壳体131，其固定于所述支撑轴 133的下端；管状的吸附嘴轴141，其相对于旋转壳体131可上下移动地被支撑；吸附嘴支 架113，其设置于吸附嘴轴141的下端部；吸附嘴112，其由吸附嘴支架113保持，利用空气 吸力在前端部吸附保持电子部件C ；第1上下移动单元120，其沿上下方向驱动所述移动体 114 ；第2上下移动单元130，其安装在所述移动体114上，并且沿上下方向驱动所述旋转壳 体131 ；负载补偿用压缩弹簧116，其抵消所述吸附嘴112和所述吸附嘴支架113的重量；测 力传感器115，其检测向所述吸附嘴112的前端部施加的加压力；以及压缩弹簧117，其位于 该测力传感器115和吸附嘴支架侧之间，沿上下方向传递负载。所述第1上下移动单元120 具有Z轴电动机121。所述第2上下移动单元130具有音圈电动机(VCM) 134。在将电子部件C向基板上搭载的情况下，通过Z轴电动机121的动作，使移动体 114下降，从而使吸附嘴112下降至基板附近，然后，通过VCM 134的动作时旋转壳体131下 降，将保持在吸附嘴112上的该电子部件C向基板上加压搭载。另外，在该搭载头中，下端部安装有吸附嘴112的吸附嘴轴141使用花键轴，从而 可以相对于基座部111或移动体114上下移动及绕轴中心旋转。如上所述，作为花键轴使用滚珠循环式，该花键轴用于在通过Z轴电动机121使吸 附嘴112上下动作的同时，将由θ轴电动机154产生的旋转向吸附嘴轴传递，而不会妨碍 上下动作。但是，对于滚珠循环式花键轴，由于在滚珠循环时滑动阻力较大，所以产生下述问 题，g卩，由于摩擦或震动而导致在吸附嘴轴141中产生阻力，无论吸附嘴112的前端是否进 行接触，都如同已经接触那样检测出负载。为了解决上述问题，如专利文献2公开所示，已知一种搭载头，其采用在螺母和轴 之间设置保持滚珠的保持器(retainer)的保持器式花键轴，使滚珠之间形成非接触构造， 以可以与微小负载对应。专利文献1 日本国特开2005-32860号公报
专利文献2 日本国专利第3961083号公报
发明内容
但是，在所述专利文献2所公开的搭载头中，保持器式花键轴对于高精度的搭载 负载控制有效，但由于其自身要求较高加工精度等的制约，所以难以制作具有滚珠循环式 这样的长行程的花键轴，因此，存在无法用于由于使用Z轴电动机而要求长行程动作的搭 载头中的问题。本发明的课题在于，提供一种搭载头，其可以使吸附嘴以长行程上下移动，并且可 以在搭载电子部件时实现高精度的负载控制。本发明为一种电子部件搭载头，其具有可动部，其可以相对于基座部沿上下方向 移动；吸附嘴轴，其分别可以绕轴旋转及上下移动地支撑在该基座部及可动部上，在下端 部支撑吸附嘴；加压轴，其将该吸附嘴轴向下方按压；以及负载传感器，其被支撑在检测轴 上，检测在由该加压轴进行按压时施加在吸附嘴轴上的负载，该电子部件搭载头在部件搭 载时进行负载控制，其特征在于，在所述吸附嘴轴中配置有多个形式不同的花键轴，其中包括低阻力花键轴，该低 阻力花键轴可以相对于所述可动部绕轴旋转以及进行滑动阻力较低的上下移动，从而解决 上述课题。本发明也可以在所述多个形式不同的花键轴中，包含滚珠循环式花键轴和作为所 述低阻力花键轴的有限行程式花键轴。另外，也可以设置刚性联轴器，设置有刚性联轴器，其固定可滑动地支撑所述有限 行程式花键轴的有限行程式花键螺母，仅可以绕轴旋转地支撑在所述可动部上。此外，也可以使所述负载传感器朝向下方的所述检测轴，相对于所述吸附嘴轴偏 移地配置，并且在所述加压轴的下部与所述加压轴连续形成，负载臂经由轴承与所述吸附 嘴轴连结，并且在该负载臂上卡合所述负载传感器，经由被所述加压轴下压的所述负载传 感器将该负载臂下压，从而将所述吸附嘴轴向下方按压。发明的效果根据本发明，由于在吸附嘴轴中配置有多个花键轴，其中包括可以相对于可动部 绕轴旋转及进行滑动阻力较低的上下移动的低阻力花键轴，所以通过在例如进行长行程 移动时，使用滚珠循环式花键轴，在电子部件搭载时，使用滑动阻力较低的有限行程的花键 轴，从而可以同时实现吸附嘴的迅速上下移动、以及电子部件以高精度的负载进行搭载。
图1是表示现有的搭载头的一个例子的纵剖面图。图2是表示可以应用本发明的部件安装装置的整体斜视图。图3是示意地表示本发明所涉及的第1实施方式的搭载头的特征的剖面图。图4是示意地表示在本实施方式中所使用的空气轴承的穿过轴中心的纵向要部 剖面的斜视图。
具体实施例方式首先，说明使用本发明所涉及的第1实施方式的搭载头的电子部件安装装置的概要。通常，电子部件安装装置1如图2所示，具有搭载头10，其将由部件供给部3供给 的电子部件，安装在通过沿左右方向延伸的基板输送路径2输送并定位的基板S上；以及X 轴移动机构12及Y轴移动机构14，它们分别使该搭载头10在沿在水平方向上彼此正交的 X方向及Y方向上移动。X轴移动机构12使搭载头10沿X轴方向移动，并且，Y轴移动机构14使搭载头 10与X轴移动机构12 —体地沿Y轴方向移动，该搭载头10上可以安装用于吸附部件的1 个或者2个或2个以上吸附嘴10A。搭载头10具有Z轴移动机构，其使吸附嘴IOA可沿垂 直轴(Z轴)方向升降地进行移动；以及θ轴旋转机构，其使吸附嘴IOA以吸附嘴轴(吸附 轴)为中心旋转。另外，在搭载头I0中经由支撑部件安装有基板识别照相机16，其对在基板S上形 成的基板标记进行拍摄。在部件供给部3的侧部配置有部件识别照相机18，其从下方拍摄 吸附在吸附嘴IOA上的部件。在上述所示的电子部件安装装置1中，在芯片等电子部件由搭载头10具有的吸附 嘴IOA吸附保持之后，向被定位的印刷基板等基板S上搭载。本实施方式的搭载头10，如图3中示意地示出的穿过吸附嘴轴20的轴中心的剖 面图所示，其固定在所述χ轴移动机构12上而沿X轴方向移动的基座部70，由搭载头板22 和固定在其上的托架24构成。在该托架24上安装Z轴电动机26，沿着垂直方向构成Z轴28的滚珠螺杆28Α，经 由Z轴联轴器26Α可旋转地与该Z轴电动机26连结，通过该滚珠螺杆28Α的旋转，固定有滚 珠螺杆螺母28Β的滑块(可动部)30，可以相对于所述搭载头板22而经由直线引导部30Α 上下移动。即，由与Z轴电动机26联动的上述各要素构成Z轴移动机构。另外，在该托架24上安装θ轴电动机32，该θ轴电动机32经由θ联轴器32Α 与圆筒状的θ壳体34连结，该θ壳体34经由θ轴轴承34Α，可绕轴中心旋转地支撑在该 托架24上。另外，在该θ壳体34的下端部，固定有可以长行程地上下移动的滚珠循环式花键 螺母36。在该花键螺母36中插入仅可以沿上下方向滑动的花键轴36Α。花键轴36Α的下 端部固定有刚性联轴器38。所述刚性联轴器38由联轴器用轴承38Α支撑，仅可以相对于所述滑块30绕轴旋 转。在该刚性联轴器38的下方内部，固定有有限行程的花键螺母40。另外，在该有限行程的花键螺母40中插入有限行程的花键轴40Α，该花键轴40Α 与滚珠循环式花键轴36Α同轴地被支撑，在其外周设置花键螺母40。该有限行程的花键轴 40Α与所述专利文献2所公开的保持器式花键轴相同，具有虽然行程较短，但滑动阻力较小 的特征。即，该有限行程的花键轴40Α构成低阻力花键轴。由与θ轴电动机32联动的上 述各要素构成θ轴旋转机构。在本实施方式中，吸附嘴轴20构成为，具有所述θ壳体34、滚珠循环式花键螺 母36、滚珠循环式花键轴36Α、刚性联轴器38、有限行程的花键螺母40、有限行程的花键轴 40Α,该吸附嘴轴20绕轴旋转及上下移动地支撑在所述托架24及滑块30上，在吸附嘴轴20的下部20A的下端部可以安装吸附嘴10A。另外，在所述滑块30上固定音圈电动机(VCM)46，可以利用该VCM 46向下方按压 VCM轴(加压轴)48，该VCM轴48经由固定在该滑块30上的VCM花键螺母46A，相对于吸附 嘴轴20偏移地设置，且与吸附嘴轴20平行地被支撑，并且，在该VCM轴48的下部，一体地 连续形成检测轴50A，该检测轴50A在下端部支撑测力传感器(负载传感器)50。另一方面，在所述吸附嘴轴20的中间，经由轴承单元(轴承)52连结负载臂54，该 负载臂54沿与所述吸附嘴轴20正交的Y方向延伸。该轴承单元52成为可以经由内置的 轴承而退避的机构，以使得吸附嘴轴20的旋转力不会传递至VCM轴48。另外，该负载臂54的收容在测力传感器壳体56内的部分，与上端部固定在测力传 感器50上的加压弹簧56A的下端部、和自重抵消弹簧56B的上端部连结，在该壳体56内可 沿上下方向移动地被支撑。由此，如果驱动VCM 46，则测力传感器50经由加压弹簧56A下压负载臂54，从而 可以将吸附嘴IOA向下方按压，并且，此时的负载经由该加压弹簧56A传递至测力传感器 50，从而被检测。在由上述结构构成的本实施方式的搭载头10中，Z轴28将来自Z轴电动机26的 力，经由构成该Z轴28的滚珠螺杆28A直接向由滑块30及直线引导部30A等构成的滑块 部传递。安装在该滑块30上的所述VCM 46、空气轴承44等，由滚珠螺杆28A —体地上下驱 动，搭载头10沿着安装在搭载头板22上的导轨22A，由直线引导部30A上下引导。在所述吸附嘴轴20中，通过利用构成该吸附嘴轴20的滚珠循环式花键轴36A沿 上下方向自由移动，从而不妨碍滑块30的上下动作，并且，通过由θ轴电动机32产生的θ 方向的旋转动作，使在吸附嘴轴下部20Α上安装的吸附嘴IOA进行旋转，该吸附嘴轴下部 20Α经由中间的θ联轴器32Α及花键用联轴器42等与θ轴电动机32连结。并且，该吸附嘴轴20在通过滚轴螺杆28Α产生的移动之外，经由所述保持器式花 键轴40Α，通过驱动VCM轴48的VCM 46而以用于加压的行程量(士 2mm)独立地进行动作。如上述所示，在本实施方式中具有下述特征，即，对于传递仅可以上下移动的θ 轴旋转的机构，使用滚珠循环式和摩擦(滑动)阻力较小的有限行程(保持器式)这两种 不同形式的花键轴，可以防止错误检测吸附嘴前端的负载，并且可以检测微小负载，同时可 以确保吸附嘴IOA的长行程。在由上述结构构成的本实施方式中，在安装部件吸附·搭载时对施加于吸附嘴 IOA的前端的负载进行检测时，如下所示进行动作。由吸附嘴IOA承受的垂直方向的力，通过空气轴承44向轴承单元52和从轴承单 元52开始水平延伸的负载臂54传递。该负载臂54通过加压弹簧56Α和自重抵消弹簧56Β 保持平衡，此时，通过将来自吸附嘴IOA的力传递至负载臂54，然后经由加压弹簧56Α传递 至测力传感器50，从而可以检测负载。另外，在部件搭载时，从吸附嘴IOA向安装部件施加负载时，如下所示进行动作。通过VCM 46下压测力传感器50，从而向加压弹簧56Α施加力。该力传递至负载臂 54和轴承单元52，通过空气轴承44下压吸附嘴10Α，从而可以对安装部件加压。另外，在使θ轴旋转时，如下所示进行动作。
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来自θ轴电动机32的旋转力，经由θ联轴器32Α传递至θ壳体34。该θ壳体 34可以利用θ轴轴承34Α，避免向托架24传递旋转运动，S卩，该θ壳体34可绕轴旋转地 被固定。由于在该θ壳体34中安装有循环式花键螺母36，所以旋转运动通过循环式花键 螺母36传递至花键轴36Α，进而传递至刚性联轴器38，从而传递至安装在该刚性联轴器38 上的有限行程花键螺母40。在此情况下，与所述θ轴轴承34Α相同地，刚性联轴器38被安 装为，可以通过联轴器用轴承38Α避免向滑块30传递旋转力。传递至有限行程花键螺母40的旋转运动，通过其花键轴40Α，经由由花键用联轴 器42连结的空气轴承轴(吸附嘴轴下部)20Α，向吸附嘴IOA传递旋转力。此外，负载臂54如上述所示，通过内置有未图示的轴承的轴承单元52而不妨碍旋 转运动。此外，在Z轴进行动作时，如下述所示进行动作。对于Z轴28，来自Z轴电动机26的旋转力经由Z轴联轴器26Α传递至滚珠螺杆 28Α。通过该滚珠螺杆28Α将旋转运动变换为直线运动，并传递至滑块30。在该滑块30上安装有VCM 46、空气轴承44等，它们由滚珠螺杆28Α —体地驱动， 沿着安装在搭载头板22上的导轨22Α而被直线引导部30Α上下引导。但是，如上述所示，吸附嘴轴20Α、VCM轴48相对于通过滚珠螺杆28Α而移动的滑 块30，通过VCM 46而仅以用于进行加压的行程量(士2mm)独立地进行动作。并且，通过使 搭载头板22以安装在所述X轴移动机构12上的状态沿XY方向移动，从而可以进行电子部 件的吸附·搭载。作为在该Z轴28动作时传递θ轴电动机32的旋转运动的花键轴，在由Z轴电动 机26驱动滑块30时，仅循环式花键轴36Α沿Z轴方向上下移动，有限行程花键轴40Α不移动。另一方面，构成下述机构，S卩，在利用VCM 46使吸附嘴轴下部20Α上下移动时，仅 有限行程花键轴40Α沿Z轴方向上下移动，循环式花键轴36Α不进行动作。根据以上详细记述的本实施方式，可以得到下述效果。(1)对于用于向吸附嘴轴20传递由θ轴电动机32产生的旋转运动的花键轴，由 于是使用双轴(两段)的构造，所以，即使通过Z轴电动机26而沿Z轴方向(上下方向) 进行动作，也仅有循环式花键轴36Α进行动作。由此，为了传递θ轴电动机32产生的旋转 运动，即使使用行程较短的有限行程花键轴40Α，也可以在保证Z轴方向的长行程动作的基 础上，传递θ轴方向的旋转运动。(2)循环式花键轴36Α和有限行程花键轴40Α经由限制吸附嘴轴20沿上下方向的 移动的刚性联轴器38进行连接，形成上下的运动分离的构造，由此，即使在驱动Z轴28时 循环式花键轴36Α进行长行程的动作，也可以不将该动作时的摩擦或震动的影响传递至吸 附嘴前端。(3)循环式花键轴36Α和有限行程花键轴40Α经由限制吸附嘴轴20沿上下方向 的移动的刚性联轴器38进行连接，形成上下的运动分离的构造，由此，可以在确保通过Z轴 28进行的长行程的动作的基础上，使用可以进行低摩擦滑动的有限行程花键轴40Α向吸附 嘴前端传递由θ轴电动机32产生的旋转运动，并且可以高精度地实现负载检测。
(4)通过使检测轴50A与吸附嘴轴20的位置关系偏移，该检测轴50A与利用VCM 46上下移动的VCM轴48相连续地形成，在下端部连结测力传感器50，从而，即使该吸附嘴 轴20绕轴旋转，测力传感器50也可以不旋转，由此，可以可靠地防止现有技术中测力传感 器的线缆(未图示)被拉拽、断开。下面，在图4中说明第2实施方式，其特征在于，作为可以在传递θ轴方向的旋转 运动的同时进行低阻力的直线运动的装置，取代所述有限行程花键螺母40 ·轴40Α而使用 空气轴承。作为该空气轴承60，使用空气花键螺母62和空气花键轴62Α，以分别取代上述图 3所示的有限行程花键螺母40及其花键轴40Α。空气花键螺母62由收容在刚性联轴器38内的易于空气通过的烧结金属等多孔质 材料构成，空气花键轴62Α被制作为，比该空气花键螺母62略小。因此，如果从空气供给部64向空气花键螺母62供给加压空气，则通过多孔质材 料，在空气花键螺母62和轴62Α之间的微小的间隙中产生气压。由此，由于在其中，空气花 键轴62Α相对于空气花键螺母62处于非接触状态，所以可以通过低摩擦的滑动而上下移动。另外，由于空气花键轴62Α形成为长方柱状，所以与空气花键螺母62嵌合的部分 形成矩形形状(多边形状)，因此，可以可靠地传递θ轴方向的旋转运动。此外，也可以设 置多个相同种类的花键轴，将各个花键轴的行程等条件设定得不同。
权利要求
一种电子部件搭载头，其具有可动部，其可以相对于基座部沿上下方向移动；吸附嘴轴，其分别可以绕轴旋转及上下移动地支撑在该基座部及可动部上，在下端部支撑吸附嘴；加压轴，其将该吸附嘴轴向下方按压；以及负载传感器，其被支撑在检测轴上，检测在由该加压轴进行按压时施加在吸附嘴轴上的负载，该电子部件搭载头在部件搭载时进行负载控制，其特征在于，在所述吸附嘴轴中配置有多个形式不同的花键轴，其中包括低阻力花键轴，该低阻力花键轴可以相对于所述可动部绕轴旋转以及进行滑动阻力较低的上下移动。
2.根据权利要求1所述的电子部件搭载头，其特征在于，在所述多个形式不同的花键轴中，包含滚珠循环式花键轴和作为所述低阻力花键轴的 有限行程式花键轴。
3.根据权利要求2所述的电子部件搭载头，其特征在于，设置有刚性联轴器，其固定可滑动地支撑所述有限行程式花键轴的有限行程式花键螺 母，仅可以绕轴旋转地支撑在所述可动部上。
4.根据权利要求1所述的电子部件搭载头，其特征在于，使所述负载传感器朝向下方的所述检测轴，相对于所述吸附嘴轴偏移地配置，并且在 所述加压轴的下部与所述加压轴连续形成，负载臂经由轴承与所述吸附嘴轴连结，并且在该负载臂上卡合所述负载传感器，经由 被所述加压轴下压的所述负载传感器将该负载臂下压，从而将所述吸附嘴轴向下方按压。
全文摘要
本发明提供一种电子部件搭载头，其实现吸附嘴的长行程移动和高精度的搭载负载控制。该搭载头具有由Z轴(28)驱动的可动部(30)；吸附嘴轴(20)，其可绕轴旋转及上下移动地支撑在该可动部上；加压轴(48)，其将吸附嘴轴相对于可动部向下方按压；以及负载传感器(50)，其检测在由加压轴进行按压时施加在吸附嘴轴上的负载，配置多个花键轴(36A、40A)，使得吸附嘴轴可以相对于可动部绕轴旋转及上下移动，检测轴(50A)与吸附嘴轴偏移地设置，与加压轴连续形成，经由轴承(52)与吸附嘴轴连结的负载臂(54)与负载传感器卡合，经由被加压轴下压的负载传感器将该负载臂下压，从而将吸附嘴轴向下方按压。
文档编号H05K13/04GK101909423SQ20101019471
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月4日 优先权日2009年6月5日
发明者加藤礼贵, 黑田洁 申请人:Juki株式会社