专利名称：送料装置及采用该送料装置的元器件装配装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用音圈电动机的送料装置及采用该送料装置的元器件装配装置。
背景技术：
以往在将小型电子元器件安装到基板等上时，使用的是采用音圈电动机的元器件装配装置。音圈电动机与使用气压的安装机构及使用螺线管的安装机械相比，其优点是定位精度高，能够减轻对元器件的作用力。
图1所示为配置多个采用这样的音圈电动机的送料装置110构成的安装机械平面图。
在图中，101是由线圈、磁轭及永磁等构成的音圈电动机磁路部分，102是吸嘴，吸嘴102配置在磁路部分101的中心部位。另外，吸嘴102为了能够吸取元器件，与未图示的气吸装置连接。
如图所示，将送料装置1多个配置时，相邻的送料装置1相互之间产生干涉，不能使吸嘴102的间距Pn小于磁路部分101的直径D。若想要使送料装置100实现高速化，则磁路部分101的直径D要增大，因此吸嘴102的间距Pn也必然增大，这是它的缺点。
为了解决这样的问题，在日本专利特开平6-328327号公报及特开平7-136877号公报中提出了采用在方形线圈中配置吸嘴这样的构造的装配装置方案。该装配装置的优点是，由于其构成的线圈顶视图是长方形，因此与具有圆形磁路的送料装置相比，其厚度可以减薄，将这些送料装置相邻配置，能够减小吸嘴的间距。
但是，采用这些的方形线圈的装配装置，与圆形线圈相比，不仅加工成本高，而且在线圈侧面的两个方向没有磁轭，因此线圈整个外周未用磁轭包围。所以它存在的缺点是，磁路效率差，为了得到必要的推力，线圈较大。
本发明要解决的技术问题是提供采用圆形磁路部分、提高磁路效率并能够以较窄间距排列吸嘴的送料装置。另外，还提供采用上述送料装置、能够吸取及放置以较窄间距排列的元器件的元器件装配装置。
发明内容
为解决前述技术问题，本发明第1方面的发明是提供送料装置，其特征在于，具有音圈电动机及吸嘴，所述音圈电动机具有线圈、磁轭及永磁体，具有从上方看是构成圆形的磁路部分，所述吸嘴通过连接构件与可动侧的线圈或永磁体连接，用来进行元器件的吸取及放置动作，所述吸嘴配置在从音圈电动机上方看从磁路部分沿半径方向突出的位置，使所述吸嘴的宽度尺寸小于磁路部分的外径。
本发明第5方面的发明是提供元器件装配装置，其特征在于，将若干个本发明第1到第4方面的任一发明所述的送料装置交错配置，使吸嘴互相向着相反的方向，并且使所述吸嘴以小于磁路部分外径尺寸的较窄间距一字排列。
在本发明第1方面的发明中，进行元器件吸取及放置动作用的吸嘴从磁路部分沿半径方向突出，吸嘴的宽度尺寸小于磁路外径。因此，在配置若干个该送料装置时，能够将吸嘴靠近配置，其间距小于磁路部分直径。在本发明中，由于磁路部分不是方形，而采用圆形磁路部分，因此磁轭能够包围线圈的整个外围，与方形磁路部分相比，磁路效率提高。
如本发明第2方面的发明所述，可以利用平动导向装置引导连接构件相对于音圈电动机本体沿上下方向自由移动。由于吸嘴相对于磁路部分的中心部分偏差，因此有可能因嘴嘴自重而导致吸嘴部分产生倾斜，吸嘴不能平滑地上下移动。所以利用平动导向装置引导连接构件运动，使吸嘴的上下移动平滑，能够高精度地进行吸收及放置动作。
如本发明第3方面的发明所述，在音圈电动机的本体内部，若设置使吸嘴复位靠紧原点位置用的弹簧机构，则若线圈励磁电流断开，则能够使吸嘴简单实现原点复位。另外，由于弹簧机构不突出在外部，因此与吸嘴没有干涉。
如本发明第4方面的发明所述，可以在吸嘴与音圈电动机本体之间设置检测吸嘴位置的位置检测用传感器。在这种情况下，由于利用位置检测传感器能够正确识别吸嘴的高度，因此能够高精度地进行吸取及放置动作。
如本发明第5方面的发明所述，可以将多个送料装置交错配置，使吸嘴互相向着相反和方向，并且使吸嘴从小于磁路部分外径尺寸的较窄间距一字排列。在这种情况下，由于能够使吸嘴的间距小于磁路部分外径尺寸，因此能够同时吸取及放置以较窄间距排列的若干个元器件。
如本发明第6方面的发明所述，可以设置能够绕θ轴旋转的多个吸嘴，设置有选择地使这些吸嘴中的至少一个吸嘴绕θ轴旋转的旋转驱动装置。在这种情况下，用吸嘴吸取之器件后，能够分别修正θ方向的差异，能够将若干个元器件始终以一定的姿态放置。
图1为以往的配置多个送料装置之一例的平面图。
图2为本发明的送料装置第1实施例的剖面图。
图3为图2的平面图。
图4为采用图2所示的送料装置的装配装置的整体立体图。
图5为元器件供料部分及元器件装配部分的放大图。
图6为图4所示的装配装置的装配头平面图。
图7为本发明的送料装置第2实施例的剖面图。
图8为采用图7所示的送料装置的装配头平面图。
标号说明A、A’送料装置1底座(本体)2磁路部分(音圈电动机)3磁轭4永磁体6线圈7连接构件10吸嘴11检测元件12传感器14弹簧15平动导轨16控制器
具体实施例方式
图2及图3所示为本发明送料装置的一个例子。
该送料装置A具有安装在XY移动机构头部的由非磁性体构成的底座(本体)1，在底座1的上部设置音圈电动机的磁路部分2。磁路部分2由固定在底座1的上部的磁轭3、固定在磁轭3的圆筒部分3a内表面的永磁体4、相对于磁轭3的中心磁极3b插入并能上下自由运动的线圈架5、以及卷绕在线圈架5上的线圈6等构成。线圈6与永磁体4车轴向重叠。磁路部分2如图3所示，顶视图成形圆形。在该实施例中，是在固定侧设置永磁体4，在可动侧设置线圈6，但也可以与此相反，在固定侧设置线圈6在可动侧设置永磁体4。
在线圈架5的下端面固定连接构件7的一端，连接构件7的另一端从底座1及磁轭3沿半径方向突出，在该突出部分7a固定吸嘴10。在吸嘴10的下端面形成吸取工件的吸口10a，该吸口10a通过未图示的通气软管与气吸装置连接。如图3所示，设磁路部分2的直径为D，则设定吸嘴10的宽度尺寸d小于磁路部分2的直径D。具体来说，可以使宽度尺寸d为直径D的1/2以下。
在连接构件7的突出部分7a固定检测元件11，在与该检测元件11相对的部位配置位置检测传感器12，所述位置检测传感器12通过支架13与底座1或磁轭3连接。在底座1的内部设置将连接构件7向上方靠紧的弹簧14，这样就能使能吸嘴10向原点位置(上限位置)复位靠紧。连接构件7与底座1之间设置平动导轨15，连接构件7能够沿上下方向(Z轴方向)平滑移动。
上述位置检测传感器12的检测信号输入至控制器16，控制器16根据该检测信号对电流放大器17输出指令信号，使电流流过线圈6。这样，对线圈6产生与磁通密度、电流及线圈导体长度成正比的轴向推力作用，通过连接构件7与线圈6连接的吸嘴10也沿上下方向移动。这样，能够高精度控制吸嘴10的高度位置(例如±0.1mm以下)，而且能够抑制吸嘴10对工件的冲击载荷(例如2N如下)。
图4所示为多个配置上述送料装置A的装配装置的一个例子。
该装配装置具有设置在装配台20上的元器件供料板21、元器件装配板24及装配头30。在元器件供料板21上，如图5所示，定位放置插盘22，在该插盘22上预先以很小的间距P排列着大量的元器件W。另外，在元器件装配板24上，定位放置1块或若干块基板25。元器件装配板24通过θ轴运动机构安装在可动板23上，能够调整基板25的旋转位置。装配头30同时吸取若干个(例如4个)插盘22上以间距P排列的元器件W，安装在基板25上。
在装配台20上设置使元器件供料板21沿X轴方向运动的X轴运动机构26及使可动板23沿X轴方向运动的X轴运动机构27。这些X轴运动机构26及27例如由伺服电动机及滚珠丝杆构成。在元器件供料板21与元器件装配板24之间朝上设置具有照明设备的摄像头28。
在装配台20上设置使装配头30沿Y轴方向运动的Y轴运动机构29。该Y轴运动机构29也例如由伺服电动机及滚珠丝杆构成，如后所述，在装配头30上安装若干个(例如4个)使吸嘴10沿Z轴方向运动的送料装置A，利用这些送料装置A吸取的元器件W通过摄像头28的上方，对它的姿态进行拍摄。
图6所示为装配头30的平面图。
在装配头30上顶视图看起来交错配置若干个(图中是4个)送料装置A，使吸嘴10向着朝反的方向。由于吸嘴10是从磁路部分2沿半径方向突出，因此吸嘴10是从磁路部分2沿半径方向突出，因此吸嘴10(吸口10a)沿直线L一字排列，吸嘴10的间距P比磁路部分2的直径D要窄。吸嘴10的间距P与托盘20上排列的元器件W的间距P一样。
利用Y轴运动机构29将具有4个送料装置A的装配头30在Y轴方向定位，利用X轴运动机构26将元器件供料板21上配置的托盘22在X轴方向定位。然后，利用吸嘴10从托盘22同时吸取4个元器件W。吸取后，在摄像头28的上方移动过程中，摄取元器件W的图像，检测元件W的姿态，计算正确装配用的位置修正。根据该位置修正量，控制Y轴运动机构29及X轴运动机构27，在目标位置使装配头30的Z轴机构即音圈电动机动作，将吸嘴10吸取的元件W安装在元器件装配板24上配置的基板25上，这时，通过控制流过线圈6的电流，能够正确控制吸嘴10(元器件W)的高度，能够控制加在元器件W上的推压力。由于吸嘴10的间距P与托盘22上的元器件W的间距P相同，因此能够以高精度将若干个元器件保持托盘22上的间距P不变安装在基板25上。另外，不仅能够有X、Y及Z方向的位置修正，而且还能够使元器件装配板24旋转，进行θ方向的修正。
若像以往(图1)那样，送料装置的吸嘴102设置在磁路部分101的中心位置，在这样的送料装置情况下，由于吸嘴的间距Pn不能比磁路部分的直径D小，所以对于托盘22上以很窄的间距排列的元器件，不能按照原样吸取。因而它的缺点是，只能吸取例如相邻基板25的间距Ps那样的宽间距的元器件W，若基板25的外形形状变化等，则送料装置的配置也不得不改变，缺乏通用性，同时作业效率也差。与此相反，本发明如上述实施例所述，由于能够以较窄间距P配置多个吸嘴10，因此能够按照托盘22上排列的顺序将元器件W安装到基板25上，还能够适应基板25的外形形状变化，作业效率高。
图7及图8所示为本发明的装配装置的第2实施例。另外，与第1实施例的相同部分附加相同的标号，并省略重复的说明。
在本实施例的装配头40上，设置例如4个送料装置A’，能够对各送料装置A’的吸嘴10分别绕轴心(绕θ轴)进行姿态修正。即在连接构件7的突出部分7a固定有支持吸嘴10使其能自由旋转但不能上下移动的轴承8。皮带轮9套在吸嘴10的上部外周，能够自由旋转并能自由上下移动，皮带轮9的孔为花键孔。在吸嘴10的上端形成能够与皮带轮9的花键孔配合的花键槽10b。皮带轮9利用固定在底座1或磁轭3的支持件44支持，能够自由旋转但不能上下移动。
如图8所示，装配头40上固定有θ轴旋转电动机45，在电动机45的驱动皮带轮46与各送料装置A’的皮带轮9之间，卷绕有连续皮带47。另外，在本实施例的构成中，是利用1条皮带47有选择地使若干个(例如4个)送料装置A’的皮带轮9旋转，有选择地对吸嘴10进行θ轴修正，但是并不限于此。例如，也可以对各吸嘴10分别设置θ轴旋转电动机，能够将各吸嘴10独立进行θ轴修正。
下面说明具有上述构造的第2实施例装配装置的动作。
利用吸嘴10从元器件供料板21上配置的托盘22同时吸取4个元器件W，安装在装配板24上配置的基板25上，这一动作与第1实施例相同。另外，在该情况下，在元器件装配板24上没有必要设置θ轴运动机构。当装配头40在摄像头28的上部移动时，摄取元器件W的图像，进行元器件W的姿态识别，计算正确装配用的位置修正量(X、Y及θ)。然后，根据该修正量，在X轴、Y轴及θ轴方向进行正确定位。
作为θ轴修正的一种方法，可以在使装配头40沿Y轴方向移动时进行修正。也就是说，使电流流过线圈6，仅使要进行θ轴修正的吸嘴10下降到花键槽10b与皮带轮9的孔对应的位置为止。这样，吸嘴10与皮带轮9能够一起旋转。在该状态下，驱动θ轴旋转电动机45，使吸嘴10仅旋转必要的量，进行θ轴的修正。修正结束后，再使吸嘴恢复到原点位置。另外，在进行θ轴修正时，不需要修正的吸嘴10，由于其花键槽10b以外的转轴部分与皮带轮9的孔对应，因此吸嘴10与皮带轮9相对旋转，能够防止吸嘴10转动。
作为其它的方法，是将装配头40定位在X轴方向及Y轴方向的目标位置后，仅将要进行θ轴修正的吸嘴10下降到花键槽10b与皮带轮9的孔对应的位置为止，在该状态下，驱动θ轴旋转电动机45，使吸嘴10仅旋转必要的量，进行θ轴修正。保持进行θ轴修正的状态不变，再使吸嘴10下降，将吸嘴10吸取的元器件W安装在基板25上。只要对4个送料装置依次执行该动作即可。
本发明的送料装置不限于上述实施例那样从托盘取元器件、再安装在别的位置设置的基板上的装配装置使用。例如也可以适用于从制造设备同时吸取若干个元器件、再将这些元器件放在托盘等工具上的装置。再有，也可以用于将从托盘吸取的元器件放入箱体内等情况。
在图4所示的装配装置中，是将具有送料装置的装配头沿Y轴方向移动，使托盘及基板沿X轴方向移动，但并不限于此。例如也可以将托盘及基板固定在一定位置，使具有送料装置的装配头沿X轴及Y轴方向移动，反之也可以将具有送料装置的装配头固定在一定位置，使托盘及基板沿X轴及Y轴方向移动。
如上所述可知，根据本发明第1方面所述的发明，由于进行元器件吸取及放置动作用的吸嘴从磁路部分沿半径方向突出，吸嘴的宽度尺寸小于磁路部分的外径，因此在配置若干个该送料装置时，能够将吸嘴靠近配置，其间距小于磁路部分直径。另外，由于磁路部分不是方形，而采用圆形的磁路部分，因此磁轭能够包围线圈的整个外周，提高磁路效率。
另外，根据本发明第5方面所述的发明，由于将多个送料装置交错配置，使吸嘴互相向着相反的方向，并且使吸嘴以小于磁路部分外径尺寸的间距一字排列，因此能够得到可同时吸取及放置以较窄间距排列的元器件的装配装置。
权利要求
1.一种送料装置，其特征在于，包括音圈电动机和吸嘴，所述音圈电动机具有线圈、磁轭及永磁体，具有从上方看是构成圆形的磁路部分，所述吸嘴通过直接构件与可动侧的线圈或永磁体连接，用来进行元器件的吸取及放置动作，所述吸嘴配置在从音圈电动机上方看从磁路部分沿半径方向突出的位置，使所述吸嘴的宽度尺寸小于磁路部分外径。
2.如权利要求1所述的送料装置，其特征在于，利用平动导向装置引导所述连接构件相对于音圈电动机本体沿上下方向自由移动。
3.如权利要求1或2所述的送料装置，其特征在于，在所述音圈电动机的本体内部设置使吸嘴复位靠紧原点位置用的弹簧机构。
4.如权利要求1至3任一项所述的送料装置，其特征在于，在所述吸嘴与音圈电动机本体之间设置检测吸嘴位置的位置检测用传感器。
5.一种元器件装配装置，其特征在于，将若干个如权利要求1至4任一项所述的送料装置交错配置，使所述吸嘴互相向着相反的方向，并且使所述吸嘴以小于磁路部分外径尺寸的较窄间距一字排列。
6.如权利要求5所述的元器件装配装置，其特征在于，设置能够绕θ轴旋转的多个吸嘴，设置有选择地使这些吸嘴中的至少一个吸嘴绕θ轴旋转的旋转驱动装置。
全文摘要
本发明揭示一种送料装置及采用该送料装置的元器件装配装置,送料装置A具有音圈电动机和吸嘴10,音圈电动机具有线圈6、磁轭3及永磁体4,具有从上方看是构成圆形的磁路部分2,吸嘴通过连接构件7与可动侧的线圈6连接,用来进行元器件的吸取及放置动作,吸嘴10配置在从音圈电动机上方看从磁路部分2沿半径方向突出的位置,吸嘴10的宽度尺寸小于磁路部分2的外径。将多个送料装置A交错配置,使吸嘴10互相向着相反的方向,并且使吸嘴10互相以小于磁路部分2外径尺寸的较窄间距一字排列。提供采用圆形磁路部分提高磁效率并能够吸取及放置以较窄间距排列的元器件的元器件装配装置。
文档编号B65G47/92GK1371852SQ0210462
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月11日 优先权日2001年2月19日
发明者福永茂树, 辻滋 申请人:株式会社村田制作所