專利名稱：吸附嘴升降裝置及其負(fù)載控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行電子部件相對于基板的搭載作業(yè)的吸附嘴升降裝置及其負(fù)載控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電子部件安裝裝置具有可在X-Y平面上移動的搭載頭，其搭載用于吸附電 子部件的吸附嘴，在上述吸附嘴從供給器吸附電子部件后，使搭載頭移動至基板的部件安 裝位置，通過使吸附嘴釋放電子部件，從而進(jìn)行電子部件的搭載。另外，搭載頭上搭載的升 降裝置，在該搭載頭移動時使吸附嘴上升，在電子部件的吸附時以及搭載時使吸附嘴下降。上述吸附嘴升降裝置，例如如專利文獻(xiàn)1中的記載所示，具有上下移動電動機(jī)， 其使相對于搭載頭可升降地支撐的可動托架上下移動；旋轉(zhuǎn)殼體，其相對于可動托架可旋 轉(zhuǎn)且可上下移動地被支撐，并且可上下移動地支撐吸附嘴；音圈電動機(jī)，其搭載在可動托架 上，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)殼體使吸附嘴上下移動；角度調(diào)節(jié)電動機(jī)，其經(jīng)由旋轉(zhuǎn)殼體向吸附嘴施加旋 轉(zhuǎn)；以及負(fù)載傳感器，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)殼體上，檢測在吸附嘴的前端部產(chǎn)生的負(fù)載。在上述升降機(jī)構(gòu)中，在進(jìn)電子部件相對于基板的搭載作業(yè)時，一邊監(jiān)視負(fù)載傳感 器的檢測負(fù)載，一邊利用上下移動電動機(jī)使動作托架下降，如果通過負(fù)載傳感器檢測出電 子部件已經(jīng)到達(dá)基板，則使音圈電動機(jī)向上升方向驅(qū)動，以使檢測負(fù)載成為搭載目標(biāo)負(fù)載， 進(jìn)行搭載時的負(fù)載調(diào)節(jié)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-32860號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，其目的在于，通過一邊利用上下移動電動機(jī)進(jìn)行吸附嘴的升 降，一邊利用音圈電動機(jī)以準(zhǔn)確的負(fù)載進(jìn)行電子部件的搭載。另一方面，在上述升降機(jī)構(gòu)中，還要求可以進(jìn)行吸附嘴的上下移動，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度 調(diào)節(jié)，因此，必須在旋轉(zhuǎn)殼體和吸附嘴之間設(shè)置花鍵構(gòu)造，以經(jīng)由旋轉(zhuǎn)殼體向吸附嘴施加旋 轉(zhuǎn)力，并且使吸附嘴可以相對于旋轉(zhuǎn)殼體上下移動。在此情況下，吸附嘴的下端部與基板接觸時由負(fù)載傳感器檢測出的負(fù)載，相對于 實(shí)際的負(fù)載，成為受到花鍵上產(chǎn)生的摩擦力影響的值，存在檢測精度降低的問題。本發(fā)明的目的在于，提高電子部件搭載時的負(fù)載施加精度。技術(shù)方案1記載的發(fā)明是一種吸附嘴升降裝置，其具有搭載頭；吸附嘴，其搭載 在所述搭載頭上；移動體，其相對于所述搭載頭可升降地安裝；第一升降驅(qū)動部件，其向所 述移動體施加升降動作；第二升降驅(qū)動部件，其設(shè)置在所述移動體上，向所述吸附嘴施加升 降動作；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，其使所述吸附嘴旋轉(zhuǎn)；花鍵構(gòu)造部，其傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的旋 轉(zhuǎn)力，并且可以使所述吸附嘴升降；負(fù)載檢測單元，其檢測從所述第二升降驅(qū)動部件向所述 吸附嘴施加的負(fù)載；負(fù)壓供給單元，其向所述吸附嘴供給負(fù)壓；以及下降止動器，其設(shè)置在 所述移動體上，將所述吸附嘴的下降制止在規(guī)定的高度，其特征在于，具有動作控制單元，其在所述吸附嘴從吸附電子部件的狀態(tài)開始將所述電子部件向基板搭載的情況下，進(jìn)行下 述控制，即預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制，在該控制中，在所述移動體處于停止?fàn)顟B(tài)下所述吸附嘴由 所述下降止動器制止后，由所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行向下降動作方向的驅(qū)動，直至所述 負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載成為第一目標(biāo)負(fù)載為止；負(fù)載維持控制，其在所述預(yù)備負(fù)載設(shè)定 控制后，基于所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行反饋控制，以維 持所述第一目標(biāo)負(fù)載，同時由所述第一升降驅(qū)動部件進(jìn)行下降動作；以及搭載控制，在該控 制中，根據(jù)所述負(fù)載維持控制中的所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載的變化，判定所述吸附嘴 是否到達(dá)所述基板的表面，在從到達(dá)所述基板表面開始經(jīng)過預(yù)先確定的負(fù)載施加時間后， 結(jié)束向所述吸附嘴的負(fù)載施加。技術(shù)方案2記載的發(fā)明的特征在于，具有與技術(shù)方案1記載的發(fā)明相同的結(jié)構(gòu)，并 且，在所述搭載控制中，在到達(dá)所述基板表面后，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行控制，以使 所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載成為與所述第一目標(biāo)負(fù)載相比較大的第二目標(biāo)負(fù)載，在從達(dá) 到所述第二目標(biāo)負(fù)載開始經(jīng)過所述負(fù)載施加時間后，結(jié)束所述負(fù)載的施加。技術(shù)方案3記載的發(fā)明的特征在于，具有與技術(shù)方案1或2記載的發(fā)明相同的結(jié) 構(gòu)，并且，在從所述第二升降驅(qū)動部件向所述吸附嘴進(jìn)行動作傳遞的路徑的中途，經(jīng)由彈性 體配置所述負(fù)載檢測單元。技術(shù)方案4記載的發(fā)明是一種吸附嘴升降裝置的負(fù)載控制方法，其中，該吸附嘴 升降裝置具有搭載頭；吸附嘴，其搭載在所述搭載頭上；移動體，其相對于所述搭載頭可 升降地安裝；第一升降驅(qū)動部件，其向所述移動體施加升降動作；第二升降驅(qū)動部件，其設(shè) 置在所述移動體上，向所述吸附嘴施加升降動作；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，其使所述吸附嘴旋轉(zhuǎn)；花 鍵構(gòu)造部，其傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的旋轉(zhuǎn)力，并且可以使所述吸附嘴升降；負(fù)載檢測單 元，其檢測從所述第二升降驅(qū)動部件向所述吸附嘴施加的負(fù)載；負(fù)壓供給單元，其向所述吸 附嘴供給負(fù)壓；以及下降止動器，其設(shè)置在所述移動體上，將所述吸附嘴的下降制止在規(guī) 定的高度，該吸附嘴升降裝置的負(fù)載控制方法的特征在于，在所述吸附嘴從吸附電子部件 的狀態(tài)開始將所述電子部件向基板搭載的情況下，使動作控制單元執(zhí)行下述工序，即預(yù)備 負(fù)載設(shè)定控制工序，在該工序中，在所述移動體處于停止?fàn)顟B(tài)下所述吸附嘴由所述下降止 動器制止后，由所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行向下降動作方向的驅(qū)動，直至所述負(fù)載檢測單 元的檢測負(fù)載成為第一目標(biāo)負(fù)載為止；負(fù)載維持控制工序，其在所述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制后， 基于所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行反饋控制，以維持所述 第一目標(biāo)負(fù)載，同時由所述第一升降驅(qū)動部件進(jìn)行下降動作；以及搭載控制工序，在該工序 中，根據(jù)所述負(fù)載維持控制中的所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載的變化，判定所述吸附嘴是 否到達(dá)所述基板的表面，在從到達(dá)所述基板表面開始經(jīng)過預(yù)先確定的負(fù)載施加時間后，結(jié) 束向所述吸附嘴的負(fù)載施加。技術(shù)方案5記載的發(fā)明的特征在于，具有與技術(shù)方案4記載的發(fā)明相同的結(jié)構(gòu)，并 且，在所述搭載控制工序中，在到達(dá)所述基板表面后，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行控制， 以使所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載成為與所述第一目標(biāo)負(fù)載相比較大的第二目標(biāo)負(fù)載，在 從達(dá)到所述第二目標(biāo)負(fù)載開始經(jīng)過所述負(fù)載施加時間后，結(jié)束所述負(fù)載的施加。發(fā)明的效果技術(shù)方案1及4記載的發(fā)明，由于在預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制中進(jìn)行控制，以使得在吸附嘴從吸附電子部件的狀態(tài)開始向基板搭載的情況下，在吸附嘴由下降止動器制止的狀態(tài) 下，利用第二升降驅(qū)動部件成為第一目標(biāo)負(fù)載，所以在吸附嘴不進(jìn)行上下移動的狀態(tài)、即不 產(chǎn)生由花鍵構(gòu)造引起的摩擦力的狀態(tài)下，不會產(chǎn)生檢測誤差，可以準(zhǔn)確地設(shè)定第一目標(biāo)負(fù) 載。并且，由于通過負(fù)載維持控制，進(jìn)行第二升降驅(qū)動部件的反饋控制，以維持使吸附 嘴以第一目標(biāo)負(fù)載對下降止動器加壓的狀態(tài)，所以即使從花鍵構(gòu)造部產(chǎn)生的摩擦力的影響 體現(xiàn)在檢測負(fù)載中，也可以立刻通過反饋控制進(jìn)行修正，在下降中也持續(xù)維持第一目標(biāo)負(fù) 載，在通過移動體的下降而使吸附嘴到達(dá)基板時，也在準(zhǔn)確地維持第一目標(biāo)負(fù)載的同時向 基板側(cè)對電子部件加壓。技術(shù)方案2及5記載的發(fā)明，通過第二升降驅(qū)動部件，在吸附嘴到達(dá)基板表面的前 后，分兩個階段以依次變大的方式施加目標(biāo)負(fù)載。由于在吸附嘴到達(dá)基板時，即使瞬間產(chǎn)生 與設(shè)定的負(fù)載相比較大的負(fù)載，也在到達(dá)時，處于維持與電子部件搭載時應(yīng)施加的第二目 標(biāo)負(fù)載相比為較小值的第一目標(biāo)負(fù)載的狀態(tài)，所以可以抑制瞬間的負(fù)載的大小，不向電子 部件施加過剩的負(fù)載，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇钶d。技術(shù)方案3記載的發(fā)明，由于在從第二升降驅(qū)動部件向吸附嘴進(jìn)行動作傳遞的路 徑的中途，經(jīng)由彈性體配置負(fù)載檢測單元，所以可以準(zhǔn)確地檢測從第二升降驅(qū)動部件向吸 附嘴傳遞的負(fù)載。另外，由于經(jīng)由彈性體進(jìn)行負(fù)載檢測，所以可以不過于敏感而適當(dāng)?shù)鼗?該檢測進(jìn)行第二升降驅(qū)動部件的控制。


圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的吸附嘴升降裝置的整體的側(cè)視圖。圖2是表示升降裝置的控制系統(tǒng)的框圖。圖3(A)是表示使升降裝置的負(fù)載臂下降至空氣軸承的上表面的狀態(tài)的狀態(tài)說明 圖，圖3(B)是表示使負(fù)載臂從空氣軸承的上表面升高的狀態(tài)的狀態(tài)說明圖。圖4是表示升降裝置的動作控制內(nèi)容的流程圖。圖5是表示升降裝置的動作控制內(nèi)容的時序圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu))基于圖1 圖5，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本實(shí)施方式中的吸附嘴升降裝置10安 裝在相對于基板依次搭載多個電子部件的電子部件搭載裝置中，并搭載于搭載頭上，該搭 載頭可以在作為對要向基板搭載的電子部件進(jìn)行供給的部件供給部的電子部件供給器、和 用于保持基板的保持部之間，通過X-Y龍門架在水平的X-Y平面內(nèi)任意移動。在電子部件搭載裝置中，在從電子部件供給部接收電子部件時，使用于吸附電子 部件的吸附嘴12下降，在搭載頭移動時，使吸附嘴12上升，在將電子部件相對于基板搭載 時，使吸附嘴12再次下降，一邊對電子部件以規(guī)定的負(fù)載進(jìn)行加壓一邊進(jìn)行搭載。升降裝 置10用于向吸附嘴12施加這些吸附嘴12的上下移動以及加壓動作。吸附嘴升降裝置10如圖1所示，具有主體框架11，其固定支撐在搭載頭(省略 圖示)上；吸附嘴12，其保持在吸附嘴保持架13上，利用其前端部吸附保持電子部件；作為移動體的可動托架14，其可上下移動地支撐在主體框架11上；第一上下移動單元20，其將 可動托架14沿上下方向驅(qū)動；第二上下移動單元30，其設(shè)置在可動托架14上，并且從該可 動托架14經(jīng)由吸附嘴保持架13將吸附嘴12沿上下方向驅(qū)動；負(fù)壓供給單元40，其向吸附 嘴12供給負(fù)壓；作為負(fù)載檢測單元的負(fù)載傳感器15，其檢測向吸附嘴12施加的負(fù)載；旋轉(zhuǎn) 角度調(diào)節(jié)單元50，其以沿上下方向的軸為中心，進(jìn)行吸附嘴12的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)；以及動作 控制單元60，其進(jìn)行上述各結(jié)構(gòu)的動作控制。下面，詳細(xì)說明各部分。(主體框架)主體框架11如上述所示固定支撐在搭載頭上，與吸附嘴升降裝置10的整體結(jié)構(gòu) (動作控制單元60除外)一起，沿X-Y平面(水平面)向例如電子部件C的接收位置及基 板的搭載位置輸送。(可動托架)可動托架14可經(jīng)由直線引導(dǎo)部19上下移動地支撐在主體框架11的下部。該可 動托架14被設(shè)置在主體框架11上的第一上下移動單元20沿上下方向進(jìn)行驅(qū)動。(第一上下移動單元)第一上下移動驅(qū)動單元20具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動式的上下移動電動機(jī)21 (第一升降驅(qū)動 部件)，其在主體框架11的上部，以輸出軸朝向下方的狀態(tài)配置；編碼器22，其檢測電動機(jī) 的旋轉(zhuǎn)角度量；滾珠絲杠軸23，其經(jīng)由聯(lián)軸器與上下移動電動機(jī)21的輸出軸連結(jié)，以沿上 下方向的狀態(tài)，可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在主體框架11上；以及滾珠絲杠螺母24，其利用該滾珠 絲杠軸23施加上下移動。滾珠絲杠螺母24固定在可動托架14上，通過上下移動電動機(jī)21的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，與 旋轉(zhuǎn)角度量對應(yīng)而進(jìn)行可動托架14的上下方向的定位。另外，上述編碼器22將其檢測信 號向動作控制單元60輸出，動作控制單元60可以基于此而識別可動托架14的當(dāng)前位置， 并進(jìn)行上下移動電動機(jī)21的動作控制。(吸附嘴以及負(fù)壓供給單元)吸附嘴12是下端部前端較細(xì)地形成的管狀體，以使其前端部朝向電子部件C的狀 態(tài)對電子部件C進(jìn)行吸附保持。吸附嘴12的上端部與吸附嘴保持架13連結(jié)。吸附嘴保持架13設(shè)置在后述的吸附嘴軸41的下端部上，是在保持架的下端部安 裝吸附嘴12的筒狀體，可以進(jìn)行吸附嘴12的安裝/拆卸。負(fù)壓供給單元40由下端部與吸附嘴保持架13連結(jié)的吸附嘴軸41、和與該吸附嘴 軸41的上端部連結(jié)的氣門42構(gòu)成，該氣門42可以連接用于與作為未圖示的負(fù)壓源的吸氣 泵或者噴射器等連接的管部件，該負(fù)壓源供給用于使吸附嘴12吸附電子部件的負(fù)壓。上述吸附嘴軸41采用下述構(gòu)造，S卩，其上端部延伸至主體框架11的上部附近，經(jīng) 由后述的花鍵構(gòu)造部與旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)單元50連結(jié)，由旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)單元50施加旋轉(zhuǎn)動作。 即，由此，可以向吸附嘴12施加以鉛垂上下方向?yàn)檩S的旋轉(zhuǎn)動作，調(diào)節(jié)所吸附的電子部件 的朝向。另外，吸附嘴軸41的下部，利用設(shè)置在可動托架14上的空氣軸承43進(jìn)行支撐，可 以繞鉛垂上下方向的軸旋轉(zhuǎn)以及上下移動。空氣軸承43是內(nèi)徑比吸附嘴軸41的下部外徑 略大的套筒，通過向與吸附嘴軸41之間的間隙供給空氣，可以將吸附嘴軸41保持在其中心 位置。由于上述空氣軸承43以非接觸方式支撐吸附嘴軸41，所以不會產(chǎn)生摩擦，可以使吸附嘴軸41順利地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以及上下移動。(旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)單元)旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)單元50具有角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51 (旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件)，其在主體框架 11的上部，以輸出軸朝向下方的狀態(tài)配置；編碼器52，其檢測電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度量；以及花 鍵螺母53，其經(jīng)由聯(lián)軸器與角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51的輸出軸的下端部連結(jié)。上述角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51和花鍵螺母53，配置在與上述吸附嘴軸41同心的位置上， 吸附嘴軸41的上部的外周面成為與花鍵螺母53嵌合的花鍵軸。利用上述花鍵軸和花鍵螺 母53，構(gòu)成花鍵構(gòu)造部。由此，可以向吸附嘴軸41施加角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51的扭矩，并且吸附嘴軸41可以 相對于角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51以及花鍵螺母53進(jìn)行上下移動。另一方面，編碼器52將角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度量向動作控制單 元60輸出，動作控制單元60可以基于此而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制，以使角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51產(chǎn) 生規(guī)定的角度量的旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，從角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51的輸出軸經(jīng)由花鍵螺母53、吸附嘴 軸41以及吸附嘴保持架13而進(jìn)行吸附嘴12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，可以調(diào)節(jié)吸附嘴12的前端部所 吸附保持的電子部件C的朝向。(第二上下移動單元)第二上下移動單元30具有音圈電動機(jī)(第二升降驅(qū)動部件)31，其與吸附嘴軸 41相鄰配置，固定安裝在可動托架14的上部，具有沿鉛垂上下方向進(jìn)行往復(fù)動作的輸出 軸；支撐框32，其下垂支撐在音圈電動機(jī)31的輸出軸的下端部上，保持負(fù)載傳感器15 ；負(fù) 載臂33，其一端部與吸附嘴軸41連結(jié)，另一端部支撐在支撐框32上；加壓彈簧34，其設(shè)置 在負(fù)載臂33與負(fù)載傳感器15之間；以及支撐彈簧35，其設(shè)置在負(fù)載臂33與支撐框32之 間。上述負(fù)載臂33的一端部經(jīng)由向心軸承36與吸附嘴軸41的中間位置連結(jié)，容許該 吸附嘴軸41繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)，在鉛垂上下方向上，吸附嘴軸41 (吸附嘴12)與負(fù)載臂33 —體 地進(jìn)行上下移動。另外，該負(fù)載臂33設(shè)置在上述空氣軸承43的上側(cè)，成為下述構(gòu)造，S卩，如 果相對于可動托架14使吸附嘴12以及吸附嘴軸41下降，則負(fù)載臂33與空氣軸承43的上 端部抵接，而限制進(jìn)一步向下方的下降動作。即，空氣軸承43具有作為限制吸附嘴12下降 動作的止動器的作用。支撐框32為矩形的框狀，如圖3(A)及圖3(B)所示，具有彼此相對的頂板32a和 底板32b，頂板32a的上表面與音圈電動機(jī)31的輸出軸的下端部固定連結(jié)，在頂板32a的下 表面，朝下固定設(shè)置負(fù)載傳感器15。另外，負(fù)載臂33的另一端部位于支撐框32的頂板32a 和底板32b之間，在該負(fù)載臂33的另一端部的上表面和負(fù)載傳感器15的下表面(負(fù)載檢 測面)之間，配置上述加壓彈簧34。另外，在負(fù)載臂33的另一端部的下表面和支撐框32的 底板32b的上表面之間，配置上述支撐彈簧35。如上述所示，通過采用將負(fù)載臂33利用上下的彈簧34、35夾持的配置，可以利用 負(fù)載傳感器15檢測通過音圈電動機(jī)31的輸出軸的驅(qū)動而從負(fù)載臂33向空氣軸承43的上 表面施加的負(fù)載。另外，存在從負(fù)載臂33向空氣軸承43施加的負(fù)載與用于在吸附嘴12的 前端部將電子部件向基板側(cè)加壓的負(fù)載一致的情況，在此情況下，也可以檢測吸附嘴12向 搭載時的電子部件施加的負(fù)載。
(動作控制單元)動作控制單元60如圖2所示，具有R0M 60a，其被寫入執(zhí)行吸附嘴升降裝置10的 后述的各種控制的控制程序；CPU 60b，其按照控制程序，集中控制上下移動電動機(jī)21、音 圈電動機(jī)31、角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51以及負(fù)壓供給單元40等各部分的動作；以及RAM 60c，其 將CPU 60b的處理數(shù)據(jù)存儲在工作區(qū)域中。另外，在動作控制單元60中同時設(shè)置有設(shè)定輸入單元64，其進(jìn)行該動作控制所 需的數(shù)據(jù)的輸入設(shè)定及動作開始指示輸入等；各驅(qū)動電路61、62、63，其對于各電動機(jī)21、 31、51，按照來自動作控制單元60的控制信號進(jìn)行驅(qū)動；以及各輸入電路65、66、67，其將編 碼器22、52、負(fù)載傳感器15的輸出作為檢測信號，向動作控制單元60輸入。(預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制)下面，基于圖3，說明使吸附有電子部件的吸附嘴12向基板下降時進(jìn)行的預(yù)備負(fù) 載設(shè)定控制。上述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制，是通過由CPU 60b執(zhí)行R0M60a中存儲的規(guī)定的程序 而進(jìn)行的處理。在上述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制中，使與可動托架14 一體地進(jìn)行上下移動的負(fù)載臂33 從上方與空氣軸承43抵接，并進(jìn)行音圈電動機(jī)31的驅(qū)動控制，以使此時的抵接負(fù)載成為 第一目標(biāo)負(fù)載(與吸附嘴12應(yīng)將電子部件向基板加壓的第二目標(biāo)負(fù)載相比略小的預(yù)備負(fù) 載)。說明設(shè)定為上述第一目標(biāo)負(fù)載的方法。圖3㈧示出了音圈電動機(jī)31處于非動作狀態(tài)(上下均不產(chǎn)生推力的狀態(tài))時的 負(fù)載臂33、與作為下降止動器的空氣軸承43的上端部之間的位置關(guān)系。在上述狀態(tài)下，負(fù) 載傳感器15檢測出從加壓彈簧34的負(fù)載中減去音圈電動機(jī)31的可動件、輸出軸、支撐框 32以及負(fù)載傳感器15的重量負(fù)載后的值。然后，如圖3 (B)所示，如果使音圈電動機(jī)31上升驅(qū)動，直至負(fù)載臂33與空氣軸承 43的上端部分離時停止驅(qū)動，則負(fù)載傳感器15檢測出在從加壓彈簧34的負(fù)載中減去音圈 電動機(jī)31的可動件、輸出軸、支撐框32以及負(fù)載傳感器15的重量負(fù)載后的值中，進(jìn)一步減 去與吸附嘴12 —體地進(jìn)行上下移動的結(jié)構(gòu)整體的重量負(fù)載(吸附嘴12、吸附嘴保持架13、 吸附嘴軸41、氣門42以及負(fù)載臂33的合計(jì)重量負(fù)載)后的值。通過將圖3(B)所示的狀態(tài)下的負(fù)載傳感器14的輸出設(shè)定為0(零復(fù)位)，使音圈 電動機(jī)31下降驅(qū)動，直至負(fù)載傳感器14的檢測負(fù)載成為上述第一目標(biāo)負(fù)載為止，由此，以 第一目標(biāo)負(fù)載使負(fù)載臂33與空氣軸承43壓接，執(zhí)行負(fù)載的設(shè)定。此外，上述零復(fù)位作業(yè)不需要每次電子部件搭載時進(jìn)行，只要記錄是否已經(jīng)將負(fù) 載傳感器15的檢測輸出值中的某個值設(shè)定為0點(diǎn)，則在此以后不需要進(jìn)行零復(fù)位作業(yè)。但 是，由于負(fù)載傳感器15的特性有時隨著環(huán)境變化而發(fā)生變化，所以也可以定期地執(zhí)行。(負(fù)載維持控制)下面，說明上述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制執(zhí)行后，至吸附嘴12到達(dá)基板前所執(zhí)行的負(fù)載 維持控制。上述負(fù)載維持控制，也是通過由CPTOOb執(zhí)行ROM 60a中存儲的規(guī)定程序而進(jìn)行 的處理。在上述負(fù)載維持控制中，在以第一目標(biāo)負(fù)載使負(fù)載臂33與空氣軸承43壓接的狀 態(tài)下，使第一上下移動單元20的上下移動電動機(jī)21驅(qū)動，使可動托架14下降移動。然后，在該下降移動中，監(jiān)視負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載，執(zhí)行音圈電動機(jī)31的反饋控制，以維持
第一目標(biāo)負(fù)載。在可動托架14的下降動作中，與花鍵螺母53嵌合的吸附嘴軸41的上端部會產(chǎn)生 摩擦，但由于音圈電動機(jī)31實(shí)施反饋控制，所以與摩擦力的影響無關(guān)地，維持負(fù)載臂33以 第一目標(biāo)負(fù)載與空氣軸承43抵接的狀態(tài)。(搭載控制)下面，說明在上述負(fù)載維持控制的執(zhí)行中，吸附嘴12到達(dá)基板表面(到達(dá)基板) 的檢測以及實(shí)施電子部件搭載作業(yè)的搭載控制。上述搭載控制，也是通過由CPU 60b執(zhí)行 ROM 60a中存儲的規(guī)定程序而進(jìn)行的處理。在上述搭載控制中，在上述負(fù)載維持控制的可動托架14的下降中，根據(jù)負(fù)載傳感 器15的檢測負(fù)載，對吸附嘴12到達(dá)基板表面進(jìn)行監(jiān)視，并且，在到達(dá)時，進(jìn)行音圈電動機(jī)31 的控制，以使吸附嘴12的按壓負(fù)載以一定時間維持后述的第二目標(biāo)負(fù)載。由負(fù)載維持控制進(jìn)行的可動托架14下降中對吸附嘴12到達(dá)基板的檢測，是通過 判定負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載的增加量是否超過預(yù)先確定的閾值而進(jìn)行的。即，由于相比 于作為可動托架14下降中產(chǎn)生的主要干擾即由吸附嘴軸41和花鍵螺母53之間的摩擦力 的產(chǎn)生引起的負(fù)載的增加量，由吸附嘴12與基板抵接引起的負(fù)載的增加量較大，所以將這 些負(fù)載增加量的中間值作為閾值預(yù)先設(shè)定在R0M60a內(nèi)。然后，在可動托架14的下降中，由 CPU 60b將負(fù)載傳感器15的檢測值的變化與該閾值相比較，在存在超過該閾值的變化時， 判定吸附嘴12已經(jīng)到達(dá)基板表面。另外，在搭載控制中，如果檢測出吸附嘴12到達(dá)基板，則切換音圈電動機(jī)31的反 饋控制的目標(biāo)值，以使負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載成為第二目標(biāo)負(fù)載。第二目標(biāo)負(fù)載，是在 向涂敷于基板側(cè)的釬焊膏或者粘接劑上搭載部件時，應(yīng)向吸附嘴12所保持的電子部件施 加的按壓負(fù)載的目標(biāo)值，與上述第一目標(biāo)負(fù)載值相比設(shè)定得略大。另外，如果達(dá)到該第二目 標(biāo)負(fù)載，則維持第二目標(biāo)負(fù)載的施加狀態(tài)直至經(jīng)過預(yù)先確定的負(fù)載施加時間后，結(jié)束音圈 電動機(jī)31的反饋控制，將電子部件從吸附嘴12釋放，進(jìn)行上下移動電動機(jī)21的控制，以使 可動托架14上升。此外，在這里所示的動作例中，在到達(dá)基板后及第二目標(biāo)負(fù)載的施加中，均進(jìn)行上 下移動電動機(jī)21的動作控制，以使可動托架14繼續(xù)下降動作，但也可以在檢測出到達(dá)基板 時或者達(dá)到第二目標(biāo)負(fù)載時，控制上下移動電動機(jī)21，以使可動托架14的下降停止。(吸附嘴升降裝置的動作控制)基于圖4的流程圖以及圖5的時序圖，說明上述CPU 60b所執(zhí)行的吸附嘴12的升 降裝置10的動作控制。此外，在這里，將處于下述狀態(tài)作為前提，即，吸附嘴12進(jìn)行電子部件的吸附，已 經(jīng)利用角度調(diào)節(jié)電動機(jī)51對吸附嘴12所吸附的電子部件的朝向進(jìn)行了調(diào)節(jié)，將搭載頭輸 送至基板的搭載位置的狀態(tài)。首先，可動托架14位于搭載頭輸送時的高度Z3 (圖5①)，通過上下移動電動機(jī) 21的驅(qū)動，使可動托架14下降至執(zhí)行預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制的高度Z2 (步驟Sl 圖5②)。此 時，音圈電動機(jī)31處于非驅(qū)動狀態(tài)(圖5的VCM輸出值V0)，吸附嘴12位于相對于可動托 架14最下降的位置。此外，高度Z2設(shè)定為在音圈電動機(jī)31為非驅(qū)動狀態(tài)且吸附嘴12位于最下降的位置的狀態(tài)下，吸附嘴12的下端部不會到達(dá)基板的高度。另外，上述狀態(tài)下的 負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載(圖5的LC輸出值)為Li。如果可動托架14到達(dá)高度Z2，則執(zhí)行預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制中的零復(fù)位(步驟S2)。 即，進(jìn)行音圈電動機(jī)31的驅(qū)動控制，以將負(fù)載臂33抬高至與空氣軸承43的上表面分離的 高度(圖5③)，將此時的負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載LO作為0點(diǎn)，登錄在RAM 60c中(L0 < Li)。如果零復(fù)位完成，則進(jìn)行音圈電動機(jī)31的下降驅(qū)動(步驟S3 圖5④)，使負(fù)載臂 33與空氣軸承43抵接。然后，進(jìn)一步判定負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載是否達(dá)到第一目標(biāo)負(fù) 載L2 (步驟S4)，如果沒有達(dá)到，則繼續(xù)下降，在達(dá)到的情況下(圖5⑤)，進(jìn)入負(fù)載維持控 制。在負(fù)載維持控制中，使上下移動電動機(jī)21進(jìn)行下降控制，直到可動托架14到達(dá)搭 載結(jié)束高度Zl (步驟S5)。此外，如果將吸附嘴12的基板到達(dá)高度設(shè)為Z0，則搭載結(jié)束高 度Zl設(shè)定為與ZO相比較低的位置。如果可動托架14的下降移動開始，則CPU 60b執(zhí)行音圈電動機(jī)31的反饋控制，以 將負(fù)載傳感器15的檢測輸出維持在第一目標(biāo)負(fù)載L2 (圖5⑥)。然后，進(jìn)入搭載控制，CPU 60b根據(jù)負(fù)載傳感器15的檢測輸出是否超過用于判定 到達(dá)基板的閾值L3，從而判定是否到達(dá)基板(步驟S6)。然后，在判定結(jié)果為負(fù)載傳感器15 的輸出超過閾值L3的情況下(圖5⑦)，將目標(biāo)負(fù)載值從第一目標(biāo)負(fù)載L2切換至第二目標(biāo) 負(fù)載L4 (步驟S7)，對音圈電動機(jī)31進(jìn)行下降控制，從而得到第二目標(biāo)負(fù)載值L4 (圖5⑧)。然后，進(jìn)一步判定負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載是否達(dá)到第二目標(biāo)負(fù)載L4(步驟S8)， 如果從負(fù)載傳感器15得到第二目標(biāo)負(fù)載L4，則開始負(fù)載施加時間Tl的計(jì)數(shù)(步驟S9 圖 5⑨)。此外，由于在得到第二目標(biāo)負(fù)載L4后，利用上下移動電動機(jī)21使可動托架14繼續(xù) 下降移動，所以執(zhí)行反饋控制，以使音圈電動機(jī)31為了維持第二目標(biāo)負(fù)載L4而繼續(xù)進(jìn)行下 降驅(qū)動(圖5⑩)。然后，如果上下移動電動機(jī)21的驅(qū)動停止，則音圈電動機(jī)31也停止驅(qū) 動，負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載保持第二目標(biāo)負(fù)載L4的狀態(tài)。然后，CPU 60b判定是否經(jīng)過負(fù)載施加時間Tl (步驟S10)，如果檢測出經(jīng)過負(fù)載施 加時間Tl，則通過上下移動電動機(jī)21開始進(jìn)行使可動托架14返回初始位置(搭載頭輸送 時的高度Z3)的動作(步驟Sll:圖5 )，音圈電動機(jī)31停止驅(qū)動，恢復(fù)至輸出VO (步驟 S12:圖5 )。然后，電子部件搭載時的動作控制結(jié)束。(實(shí)施方式的效果)在上述吸附嘴的升降裝置10中，由于在預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制中，從吸附嘴12吸附電 子部件的狀態(tài)向基板搭載的情況下，在利用空氣軸承43使負(fù)載臂33停止的狀態(tài)下，利用音 圈電動機(jī)31進(jìn)行控制而成為第一目標(biāo)負(fù)載，所以在不產(chǎn)生由花鍵構(gòu)造引起的摩擦力的狀 態(tài)下，不會產(chǎn)生檢測誤差，可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)第一目標(biāo)負(fù)載下的加壓狀態(tài)。另外，由于通過負(fù)載維持控制，進(jìn)行音圈電動機(jī)31的反饋控制，以維持負(fù)載臂33 以第一目標(biāo)負(fù)載對空氣軸承43加壓的狀態(tài)，所以即使從花鍵構(gòu)造部產(chǎn)生的摩擦力的影響 體現(xiàn)在負(fù)載傳感器15的檢測負(fù)載中，也可以立刻通過反饋控制進(jìn)行修正，在下降中也持續(xù) 維持第一目標(biāo)負(fù)載，在通過可動托架14的下降而使吸附嘴12到達(dá)基板時，也準(zhǔn)確地維持第 一目標(biāo)負(fù)載，同時向基板側(cè)對電子部件加壓。
另外，由于在吸附嘴12到達(dá)基板后，對音圈電動機(jī)31進(jìn)行控制，以成為與第一目 標(biāo)負(fù)載相比較大的值、即第二目標(biāo)負(fù)載，所以即使在吸附嘴到達(dá)基板時加壓的負(fù)載瞬間變 大，也可以抑制其大小，可以保護(hù)電子部件，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇钶d。(其他)此外，作為負(fù)載的檢測單元，并不限于負(fù)載傳感器，也可以使用其他載荷傳感器 等。另外，也可以利用變形儀等求出從音圈電動機(jī)31向吸附嘴12傳遞的部件的變形。另外，在上述升降裝置10中，在音圈電動機(jī)31和負(fù)載臂33之間進(jìn)行負(fù)載傳遞的 路徑的中途配置負(fù)載傳感器15，但也可以在可以檢測出從音圈電動機(jī)31向吸附嘴12沿上 下方向施加的負(fù)載的任意位置上，配置負(fù)載傳感器15。例如也可以在負(fù)載臂33和空氣軸承 43之間進(jìn)行負(fù)載檢測。
權(quán)利要求
1.一種吸附嘴升降裝置，其具有 搭載頭；吸附嘴，其搭載在所述搭載頭上；移動體，其相對于所述搭載頭可升降地安裝；第一升降驅(qū)動部件，其向所述移動體施加升降動作；第二升降驅(qū)動部件，其設(shè)置在所述移動體上，向所述吸附嘴施加升降動作；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，其使所述吸附嘴旋轉(zhuǎn)；花鍵構(gòu)造部，其傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件的旋轉(zhuǎn)力，并且可以使所述吸附嘴升降； 負(fù)載檢測單元，其檢測從所述第二升降驅(qū)動部件向所述吸附嘴施加的負(fù)載； 負(fù)壓供給單元，其向所述吸附嘴供給負(fù)壓；以及下降止動器，其設(shè)置在所述移動體上，將所述吸附嘴的下降制止在規(guī)定的高度， 其特征在于，具有動作控制單元，其在所述吸附嘴從吸附電子部件的狀態(tài)開始將所述電子部件向基 板搭載的情況下，進(jìn)行下述控制，即預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制，在該控制中，在所述移動體處于停止?fàn)顟B(tài)下所述吸附嘴由所述下 降止動器制止后，由所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行向下降動作方向的驅(qū)動，直至所述負(fù)載檢 測單元的檢測負(fù)載成為第一目標(biāo)負(fù)載為止；負(fù)載維持控制，其在所述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制后，基于所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載，對 所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行反饋控制，以維持所述第一目標(biāo)負(fù)載，同時由所述第一升降驅(qū) 動部件進(jìn)行下降動作；以及搭載控制，在該控制中，根據(jù)所述負(fù)載維持控制中的所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載的 變化，判定所述吸附嘴是否到達(dá)所述基板的表面，在從到達(dá)所述基板表面開始經(jīng)過預(yù)先確 定的負(fù)載施加時間后，結(jié)束向所述吸附嘴的負(fù)載施加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附嘴升降裝置，其特征在于，在所述搭載控制中，在到達(dá)所述基板表面后，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行控制，以使 所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載成為與所述第一目標(biāo)負(fù)載相比較大的第二目標(biāo)負(fù)載，在從達(dá) 到所述第二目標(biāo)負(fù)載開始經(jīng)過所述負(fù)載施加時間后，結(jié)束所述負(fù)載的施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸附嘴升降裝置，其特征在于，在從所述第二升降驅(qū)動部件向所述吸附嘴進(jìn)行動作傳遞的路徑的中途，經(jīng)由彈性體配 置所述負(fù)載檢測單元。
4.一種吸附嘴升降裝置的負(fù)載控制方法，其中，該吸附嘴升降裝置具有搭載頭；吸附 嘴，其搭載在所述搭載頭上；移動體，其相對于所述搭載頭可升降地安裝；第一升降驅(qū)動部 件，其向所述移動體施加升降動作；第二升降驅(qū)動部件，其設(shè)置在所述移動體上，向所述吸 附嘴施加升降動作；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件，其使所述吸附嘴旋轉(zhuǎn)；花鍵構(gòu)造部，其傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動部件的旋轉(zhuǎn)力，并且可以使所述吸附嘴升降；負(fù)載檢測單元，其檢測從所述第二升降驅(qū)動 部件向所述吸附嘴施加的負(fù)載；負(fù)壓供給單元，其向所述吸附嘴供給負(fù)壓；以及下降止動 器，其設(shè)置在所述移動體上，將所述吸附嘴的下降制止在規(guī)定的高度，該吸附嘴升降裝置的負(fù)載控制方法的特征在于，在所述吸附嘴從吸附電子部件的狀態(tài)開始將所述電子部件向基板搭載的情況下，使動作控制單元執(zhí)行下述工序，即預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制工序，在該工序中，在所述移動體處于停止?fàn)顟B(tài)下所述吸附嘴由所 述下降止動器制止后，由所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行向下降動作方向的驅(qū)動，直至所述負(fù) 載檢測單元的檢測負(fù)載成為第一目標(biāo)負(fù)載為止；負(fù)載維持控制工序，其在所述預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制后，基于所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù) 載，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行反饋控制，以維持所述第一目標(biāo)負(fù)載，同時由所述第一升 降驅(qū)動部件進(jìn)行下降動作；以及搭載控制工序，在該工序中，根據(jù)所述負(fù)載維持控制中的所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù) 載的變化，判定所述吸附嘴是否到達(dá)所述基板的表面，在從到達(dá)所述基板表面開始經(jīng)過預(yù) 先確定的負(fù)載施加時間后，結(jié)束向所述吸附嘴的負(fù)載施加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附嘴升降裝置的負(fù)載控制方法，其特征在于， 在所述搭載控制工序中，在到達(dá)所述基板表面后，對所述第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行控制， 以使所述負(fù)載檢測單元的檢測負(fù)載成為與所述第一目標(biāo)負(fù)載相比較大的第二目標(biāo)負(fù)載，在 從達(dá)到所述第二目標(biāo)負(fù)載開始經(jīng)過所述負(fù)載施加時間后，結(jié)束所述負(fù)載的施加。
全文摘要
本發(fā)明得到一種吸附嘴升降裝置及其負(fù)載控制方法，其以準(zhǔn)確的負(fù)載進(jìn)行電子部件的搭載。升降裝置具有第一升降驅(qū)動部件，其使移動體升降；第二升降驅(qū)動部件，其在移動體上使吸附嘴升降；花鍵構(gòu)造部，其可以使吸附嘴升降和旋轉(zhuǎn)；負(fù)載檢測單元，其檢測吸附嘴的負(fù)載；以及動作控制單元，該動作控制單元進(jìn)行下述控制預(yù)備負(fù)載設(shè)定控制，其對第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行控制，以利用負(fù)載檢測單元檢測第一目標(biāo)負(fù)載；負(fù)載維持控制，其基于檢測負(fù)載，對第二升降驅(qū)動部件進(jìn)行反饋控制，以維持第一目標(biāo)負(fù)載，同時進(jìn)行移動體的下降動作；以及搭載控制，其判定到達(dá)基板，在從到達(dá)基板開始經(jīng)過預(yù)先確定的負(fù)載施加時間后，結(jié)束負(fù)載的施加。
文檔編號H05K13/04GK101998821SQ20101025475
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者川久保裕, 竹之內(nèi)晴貴 申請人:Juki株式會社