CN105555119A - 表面贴装机的贴装头 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一方面公开一种表面贴装机的贴装头，向借助于由负压供应路径供应的负压来吸附部件的吸嘴通过正压供应路径供应正压，以使所述部件贴装到基板，该表面贴装机的贴装头包括：滑阀，通过使滑动件从初始位置移动至正压转换位置，从而进行转向所述正压供应路径的转换；控制单元，控制所述滑动件的移动；抵接检测传感器，对吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板的事实进行检测，所述控制单元在吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板之前使所述滑动件移动到位于所述初始位置和所述正压转换位置之间的准备位置，当所述抵接检测传感器检测到所述部件的抵接时，使所述滑动件从所述准备位置移动到所述正压转换位置。

Description

表面贴装机的贴装头

技术领域

本发明涉及一种贴装头，在用于把IC芯片等部件(电子部件)贴装到基板上的表面贴装机上，真空吸附而吸持部件，并把其吸持的部件贴装到基板上。

背景技术

一般来说，表面贴装机以如下方式构成：使贴装头向供应部的上方移动，并在此处使部件支撑头所具备的吸嘴执行下降/上升动作，以在吸嘴的下端部真空吸附部件并将其拾取，之后使贴装头向基板的上方移动，并在此处重新使吸嘴执行下降/上升动作而把部件贴装到基板上的预定的坐标位置上。

如此，为了利用一个吸嘴来进行部件的拾取以及贴装工作，吸嘴上轮流地供应正压和负压。具体而言，在吸附部件时，通过负压供应路径供应负压而真空吸附部件。而且，在贴装所述部件时，从负压供应路径转换为正压供应路径，并破坏吸嘴内的真空而借助于正压来进行鼓风操作。

滑阀(spoolvalve)被公知为是一种进行上述的从负压供应路径转换到正压供应路径的操作的机构。即在贴装部件时，滑阀通过使滑动件从负压转换位置移动到正压转换位置而实现从负压供应路径到正压供应路径的转换。但是，使滑动件从负压转换位置移动到正压转换位置的操作会需要时间，另外，从转换为正压到完成真空破坏而开启鼓风操作也需要时间。即，从开启转换操作到能够借助鼓风操作而贴装部件为止，需要一定的时间(比如7ms左右，以下统称为‘鼓风操作准备时间’)。因此，如果在吸附于吸嘴的部件抵接(接触)到基板的时间点开始进行转换为正压的操作，则在其位置上至少需要等待与鼓风操作准备时间相当的时间，因此会导致单件工时的增加。

因此，公开了一种现有技术：提前计算并求出吸附于吸嘴的部件抵接到基板上的抵接时间点，并且相对于其计算的抵接时间点而提前与上述的鼓风操作准备时间相当的时间来开启转换到正压的操作(比如日本专利公开公报2003-283188号、日本专利公开公报1994-338700号)。即，这种现有技术的目的在于通过对转换为正压的操作的开启时间点的控制，来缩短与鼓风操作准备时间相当的单件工时。

但是，计算的抵接时间点终归还是计算出来的，因此可能与实际抵接时间点之间存在差异。比如如果基板处于弯折状态，则计算的基板高度和实际的基板高度之间存在差异，因此计算的抵接时间点和实际的抵接时间点之间会产生差异。

另外，为求出计算的抵接时间点，则有必要输入设计上的基板高度等各种设计值，但是因为这种输入是人类参与的，因此可能会发生因人类的失误而导致的输入失误。因此，计算的抵接时间点和实际的抵接时间点之间会发生差异。

对于现有技术，如果计算的抵接时间点和实际的抵接时间点之间存在差异，则会存在发生贴装失误等问题的可能性。即，如果计算的抵接时间点早于实际的抵接时间点，则在实际抵接之前就开启鼓风操作，因此会存在部件贴装到基板之前掉落而发生贴装失误的可能性。另外，如果计算的抵接时间点晚于实际的抵接时间点，则即使抵接也不会开启鼓风操作，因此可能会发生部件没有被贴装的贴装失误。

发明内容

根据本发明的一方面，本发明主要的课题是，在利用吸嘴来真空吸附部件并贴装到基板上的表面贴装机的贴装头中，缩短其贴装部件的单件工时，使其能够可靠地贴装部件。

根据本发明的一方面公开一种表面贴装机的贴装头，该表面贴装机的贴装头通过正压供应路径向利用从负压供应路径供应的负压而吸附部件的吸嘴供应正压，从而使所述部件贴装到基板上，表面贴装机的贴装头包括：滑阀，通过使滑动件从初始位置移动至正压转换位置，从而进行转向所述正压供应路径的转换；控制单元，控制所述滑动件的移动；抵接检测传感器，对吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板的事实进行检测，所述控制单元在吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板之前使所述滑动件移动到位于所述初始位置和所述正压转换位置之间的准备位置，当所述抵接检测传感器检测到所述部件的抵接时，使所述滑动件从所述准备位置移动到所述正压转换位置。

即，根据本发明的一方面，在抵接前进行使滑动件移动到准备位置的预备工作，因此能够缩短与此相当的单件工时。另外，转换为正压的操作在抵接检测传感器检测到部件的抵接时，即在实测的抵接时间点进行，因此可以准确地贴装部件。

在此，所述滑动件具备开孔，而且所述开孔在所述正压转换位置上可以完全整合于所述正压供应路径。

在此，所述准备位置可以是所述开孔开始整合于所述正压供应路径之前的位置。因此，可以防止在所述准备位置发生真空破坏，而能够更准确地贴装部件。

另外，根据本发明的一方面的滑阀可以借助于滑动件的移动而转换正压供应路径和负压供应路径。所述初始位置是负压转换位置，而且能够通过使所述滑动件从多数负压转换位置移动到所述正压转换位置而进行向所述正压供应路径的转换，并通过使所述滑动件从所述正压转换位置移动到所述负压转换位置而进行向所述负压供应路径的转换。

根据本发明的一方面，对于利用吸嘴来真空吸附部件并贴装到基板上的表面贴装机而言，其可以带来缩短贴装的单件工时，并能够准确地贴装部件的效果。

附图说明

图1是表示根据本发明的一实施例的贴装头的整体构成的立体图。

图2是表示在图1的贴装头上使主轴(吸嘴)沿着Z方向升降的机构的说明图。

图3是表示在使图2的主轴(吸嘴)沿着Z方向升降的机构中的加压部周边的构成的说明图。

图4a是表示图2所表示的主轴(吸嘴)位于初始位置的状态的图，图4b是表示使图2所表示的主轴(吸嘴)下降的状态的图。

图5是放大表示根据本发明的一实施例的安装在主轴下端的吸嘴部分的截面的立体图。

图6是表示根据本发明的一实施例的吸嘴抵接时的光纤传感器的受光量变化模式的图。

图7表示根据本发明的一实施例的通过控制部控制Z伺服电机的例。

图8是示意性地表示根据本发明的一实施例的滑阀(spoolvalve)的构成例和工作的图。

图9是表示图8的滑阀的工作的一例的时序图。

符号说明

10:贴装头20:头主体

30:旋转头40:光纤传感器

50:控制部60:滑阀

61:滑动件62a:负压供应路径

62b:正压供应路径70:脉冲电机

具体实施方式

以下，通过参照附图来对根据优选的实施例的本发明进行详细的说明。另外，在本说明书及附图中，对具有实质上相同的构成的构成要素将使用相同的符号而省略重复的说明。

图1是表示根据本发明的一实施例的贴装头的整体构成的立体图。

如图1所示，贴装头10是旋转头形式的贴装头，旋转头30可沿着垂直轴周围的R方向旋转地安装于头主体20。在这种旋转头30，沿着其周围方向等间隔地布置有多线的主轴31，而且吸附并固定部件的吸嘴32安装于各个主轴31的下端。

旋转头30可借助于设置在头主体20的R伺服电机21的驱动而沿着R方向旋转。另外，各个主轴31可以借助于设置在头本体20的T伺服电机22的驱动而沿着各个主轴31的轴线周围的T方向旋转。

另外，在头主体20，布置有作为用于使位于特定位置的主轴31a在沿着轴线方向的Z方向上升降的升降单元的Z伺服电机23。借助于R伺服电机21的驱动而使旋转头30沿着R方向旋转的机构，以及借助于T伺服电机22的驱动而使各个主轴31沿着T方向旋转的机构都是公知的，所以在此将省略对其的说明。对借助于Z伺服电机23的驱动而使主轴31(31a)升降的机构则在以下进行说明。

图2是表示在图1的贴装头10上使主轴31a沿着Z方向升降的机构的说明图。布置于头主体20的Z伺服电机23的电机轴连接于滚珠螺杆机构24的螺旋轴24a。而且，螺母24b安装于其螺旋轴24a上。此外，加压部25连接于该螺母24b。因此，加压部25借助于Z伺服电机23的驱动而与螺母24b一起沿着Z方向移动。

加压部25在头主体20侧只配备了一个。当使主轴31下降时，使主轴31相对于加压部25进行相对性的移动，从而在多个主轴31中选择要下降的主轴31(所述位于特定位置的主轴31a)，并通过使加压部25下降而使对应的主轴31a下降。

即，在本实施例中，如图3所示，通过使旋转头30沿着R方向旋转，使主轴31相对于加压部25而进行相对性的移动，从而使要下降的主轴31a位于加压部25的下方。接着，按压加压部25而使位于加压部25的紧下方的主轴31a下降。在此，选择位于特定位置的主轴31a而使其下降的构成并不局限于上述的构成。例如，可以不通过主轴31的移动来选择要下降的主轴31a，反而可以采取借助于加压部25的移动而选择要下降的主轴31a的构成。另外，所述特定位置可以有两处以上。

如图2所示，连接杆26连接于连接有加压部25的螺母24b，而且花键螺母28连接于连接杆26，并且光纤传感器40设置于花键螺母28。

另外，头主体20设置有花键轴27，而且花键螺母28可滑动地设置于花键轴27上。即，光纤传感器40与加压部25被设置成一体的结构。因此，加压部25借助于Z伺服电机23的驱动而沿着Z方向移动时，光纤传感器40会与此联动而沿着Z方向移动，图4a以及图4b表示了其状态。

图4a是表示图2所表示的主轴31a位于初始位置的状态的图，图4b是表示图2所表示的主轴31a借助于加压部25而下降的状态的图。在此，主轴31通过由两个螺旋弹簧构成的弹性体33(参照图2)而始终朝向初始位置地得到弹性支撑。

另外，作为抵接检测传感器的光纤传感器40的发光部以及受光部由光纤或透镜一起构成，其构成本身是公知的，因此将省略对其的详细说明。

在本实施例中，如图2所示，光纤传感器40相对吸嘴32而布置于斜上方的方向，所述吸嘴31隔着作为弹性部件的螺旋弹簧34而安装于主轴31下端。而且光纤传感器40的发光部向图5所放大表示的吸嘴32的外周上表面的反射面32a而朝着斜下方照射光P。其照射的光P在反射面32a上反射，被反射的反射光在光纤传感器40的受光部接收。

在此，吸嘴32如上所述地隔着螺旋弹簧34而安装于主轴31的下端。因此，当吸嘴32因主轴31下降而抵接时，螺旋弹簧34会得到压缩，因此在上下方向上吸嘴32的相对于主轴31的相对位置会发生改变。具体而言，吸嘴32朝向主轴31的下端进行相对性的移动。在此，吸嘴32“抵接”的表述意味着吸嘴32的下方产生了作用力。这种情况与相当于情形：在部件拾取工序中，吸嘴32的下端部因吸嘴32向下方的移动而抵接到部件的上表面的情形；在部件贴装工序中，吸附而固定于吸嘴32的下端部的部件抵接到基板的上表面的情形。

另外，从光纤传感器40的发光部发出的光P的焦点根据如图2所示的透镜40a而聚焦在吸嘴32与部件接触前的状态下的反射面32a上。。因此，因吸嘴32抵接而在上下方向上吸嘴32的相对于主轴31的位置有变化时，反射面32a上反射的反射光的量会减少，因此光纤传感器40的受光部接收的受光量会减少(参照图6)。在本实施例中，由光纤传感器40的传感器部40b检测受光量的减少。

而且传感器部40b在受光量减少预定量时，例如达到如图6所表示的阈值A以下时，判断为吸嘴32已抵接，并生成“抵接检测信号”。

在以上的构成中，具有贴装头10的表面贴装机借助于安装在主轴31下端的吸嘴32而从部件供应部吸附而拾取部件，并把部件向印刷基板移送而贴装到位于印刷基板的预定位置上。另外，在进行部件的拾取工作以及贴装工作时，对吸嘴32轮流地供应负压和正压，对此将在下面进行说明。

吸附所述部件时以及贴装部件时，如图2所示，加压部25对位于加压部25紧下方的主轴31a的上表面进行加压而使其主轴31a沿着Z方向下降。之后，主轴31a的末端的吸嘴32抵接时，如上所述，螺旋弹簧34会被压缩，而在上下方向上吸嘴32的相对于主轴31a的相对位置发生改变，因此光纤传感器40的受光部接收的受光量会减少。这样的话，光纤传感器40的传感器部40b会生成抵接检测信号。这种抵接检测信号会传送到图2所表示的作为控制单元的控制部50。当控制部50接收抵接检测信号时，其把作为使加压部25下降的下降单元的Z伺服电机23停止。因此，吸嘴32的下降行程得到适当的控制，而吸嘴32能够准确地抵接。

图7表示借助于控制部50的Z伺服电机23的控制例。在图7中，表示了吸嘴32因Z伺服电机23的驱动而下降的速度和下降行程随时间的变化，即吸嘴的下降特征曲线。

如图7所示，控制部50控制Z伺服电机23，以在下降初期增大下降速度，之后当行程变为3mm(第一高度位置)时渐渐降低下降速度，并且在行程变为6.7mm(第二高度位置)时使下降速度保持恒定。而且当因吸嘴32抵接而从光纤传感器40接收到抵接检测信号时，控制部50会停止Z伺服电机23。

图7中表示了到吸嘴32抵接为止的实际下降行程为与设计值相同的8mm的情况、大于设计值(8mm)的情况(9mm)以及小于设计值(8mm)的情况(7mm)这三种形式，然而在任何一种情况下，下降行程都能得到适当的控制，从而吸嘴32可以准确地得到抵接。

接着，对根据本实施例的部件贴装工作进行说明。

本实施例中吸附部件的工作由通过负压供应路径向吸嘴32供应负压而实现，而且贴装部件的工作由通过正压供应路径向吸嘴32供应正压而实现。另外，借助于滑阀60来实现负压供应路径和正压供应路径之间的转换。

图8是示意性地表示根据本发明的一实施例的滑阀的构成例和工作的图，而且图9是表示图8的滑阀的工作的一例的时序图。

图8表示的滑阀60通过使滑动件61借助于连接在脉冲电机70的旋转轴70a的杠杆71的旋转而进行直线移动，据此进行负压供应路径62a和正压供应路径62b之间的转换。负压供应路径62a连接于真空泵等负压供应源，正压供应路径62b连接于正压空气罐等正压供应源。

如果要对滑阀60的构成进行更为具体的说明，则滑动件60具备开孔61a，这个开孔61a完全整合于负压供应路径62a的位置为负压转换位置A，开孔61a完全整合于正压供应路径62b的位置为正压转换位置C。当贴装部件时，负压转换位置A就是滑动件61的初始位置。

而且，负压转换位置A与正压转换位置C之间形成有准备位置B。在图8的例中，准备位置B设定为开孔61a开始与正压供应路径62b整合之前的位置。另外，滑动件61的移动控制通过由图2所表示的控制部50对脉冲电机70的工作进行控制而实施。

向基板贴装吸附于吸嘴的部件时，在吸嘴抵接之前的步骤，比如吸嘴开启下降动作的步骤中，控制部50控制脉冲电机70的工作，并进行使滑动件61从负压转换位置A向准备位置B移动的预备工作。另外，当由所述的光纤传感器40检测到吸嘴的抵接时，控制部50通过对脉冲电机70的工作进行控制而进行使滑动件61从准备位置B移动到正压转换位置C的鼓风操作。因此，吸嘴被供应正压，并且吸嘴内的真空被破坏而进行鼓风，从而部件被贴装到基板上。

完成部件的贴装后，控制部50通过对脉冲电机70的工作进行控制而把杠杆71转回中立位置D。该中立位置D是借助于上述的旋转头30沿着R方向的旋转而用于接收下一个主轴31的滑阀60的等待位置D。即，在其等待位置D接收下一个主轴31的滑阀60。其下一个滑阀60的滑动件61位于负压转换位置A，因此之后根据上述的要领，使滑动件61按照准备位置B、正压位置C的顺序依次进行移动，接着把杠杆71转回等待位置D。之后，一直反复其工作直到所有的部件借助于主轴31的吸嘴而贴装完毕为止。

如此，在本发明中，在吸嘴抵接前进行使滑动件61移动至准备位置B的预备工作，因此可以缩短相应程度(比如2ms左右)的贴装部件的单件工时。另外，转换为正压的工作在光纤传感器40检测到吸嘴的抵接后，即，参照实测的抵接时间点，因此可以准确地贴装部件。

另外，在本发明中，可以测出实测的抵接时间点，因此可以基于此来来设定吸嘴的最适合的下降情形。例如，如果设定为根据实测的抵接时间点而使吸嘴停止，则可以实质性地去除图7所表示的下降特征曲线中的下降速度恒定的区域，因而能够进一步缩短单件工时。

另外，在实施例中，准备位置B设定为开始进行开孔61a和正压供应路径62b的整合之前的位置，然而只要是位于负压转换位置A和正压转换位置C之间，则可以任意地设定其准备位置B，比如可以设定为位于正压转换位置C的紧前方的，开孔61a与正压供应路径62b的一部分整合的位置。但是，从在吸嘴抵接前的准备位置B(预备工作阶段)防止发生真空破坏的这一点上考虑，其准备位置B优选地设定为开孔61a与正压供应路径62b的整合开启之前的位置，如果还考虑到单件工时的缩短，则更为优选地设定为开孔61a与正压供应路径62b的整合开启之前的位置。

另外，在实施例中，设计为借助于一个滑阀60而进行向负压供应路径62a以及正压供应路径62b的转换，但是向负压供应路径的转换可以借助于另外的转换机构而进行。但是，从贴装头的小型化这一点来考虑，如实施例，优选地借助于一个滑阀60而进行向负压供应路径62a以及正压供应路径62b的转换。

另外，在实施例中，相对独立地设置了光纤传感器40的传感器部40b与控制部50，然而还可以把控制部40b的功能包含到控制部50。另外，实施例中把光纤传感器40作为用于检测吸嘴32的抵接的非接触传感器使用，然而还可以把磁传感器等其他非接触传感器作为抵接检测传感器使用。另外，本发明可以适用于旋转头形式以外的贴装头上。

本发明的一方面通过参考附图表示的实施例来进行了说明，然而这些只是示例性的，本技术领域中具有基本知识的人皆可理解能够因此实现多样的变形及其他均等的实施例。因此，本发明真正的技术保护范围应该由所记载的权利要求书决定。

产业上的利用可行性

本发明可以用于表面贴装机的制造及运用。

Claims (4)

1.一种表面贴装机的贴装头，该表面贴装机的贴装头向借助于由负压供应路径供应的负压来吸附部件的吸嘴通过正压供应路径来供应正压，以使所述部件贴装到基板，所述表面贴装机的贴装头包括：

滑阀，通过使滑动件从初始位置移动至正压转换位置，从而进行转向所述正压供应路径的转换；

控制单元，控制所述滑动件的移动；

抵接检测传感器，对吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板的事实进行检测，

所述控制单元在吸附于所述吸嘴的部件抵接到所述基板之前使所述滑动件移动到位于所述初始位置和所述正压转换位置之间的准备位置，当所述抵接检测传感器检测到所述部件的抵接时，使所述滑动件从所述准备位置移动到所述正压转换位置。

2.如权利要求1所述的表面贴装机的贴装头，其中，

所述滑动件具备开孔，

所述开孔在所述正压转换位置上完全整合于所述正压供应路径。

3.如权利要求2所述的表面贴装机的贴砖头，其中，

所述准备位置是所述开孔开始整合于所述正压供应路径之前的位置。

4.如权利要求1所述的表面贴装机的贴装头，其中，

所述初始位置是负压转换位置，

所述滑阀通过使所述滑动件从所述负压转换位置移动到所述正压转换位置而进行转向所述正压供应路径的转换，并通过使所述滑动件从所述正压转换位置移动到所述负压转换位置而进行转向所述负压供应路径的转换。