專利名稱：電子元件安裝方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)安裝元件到電路板上的元件安裝方法和裝置。
圖7中表示了現(xiàn)有技術(shù)中電子元件安裝裝置的結(jié)構(gòu)示例，在圖8中表示了其運(yùn)行控制程序的流程圖?，F(xiàn)對(duì)照?qǐng)D7和8說明現(xiàn)有技術(shù)的電子元件安裝方法。
如圖9所示，在電路板1上形成一組安裝圖案2(2A、2B、2C)以及標(biāo)記點(diǎn)3(3A、3B、3C)，將需要的電子元件安裝到安裝圖案2上，完成電路板的生產(chǎn)。在這種情況下，標(biāo)記點(diǎn)3用于修正安裝位置，這些安裝位置根據(jù)在焙燒電路板安裝圖案中出現(xiàn)的電路板的縮小以及由電路板定位裝置4支撐的電路板1的狀態(tài)精確地改變每個(gè)電路板1的位置。
借助于電子元件安裝裝置的電路板生產(chǎn)是這樣完成的，首先通過要生產(chǎn)的電路板1的安裝圖案形成安裝數(shù)據(jù)(步驟#1)。

圖10表示了該安裝數(shù)據(jù)的例子。進(jìn)一步講，檢查安裝電路板安裝圖案和標(biāo)記點(diǎn)之間用于參照的位置關(guān)系，并形成標(biāo)記數(shù)據(jù)(步驟#2)。圖11表示了標(biāo)記數(shù)據(jù)的例子。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，產(chǎn)生電路板的特殊數(shù)碼。生產(chǎn)工序是，首先從電路板傳送部分5上將電路板1帶入電路板定位裝置4(步驟#3)，接著，電路板圖像拾取裝置6從上方與電路板1的所具有的標(biāo)記點(diǎn)3就位對(duì)齊，從而拾取標(biāo)記點(diǎn)3的圖像，并檢測(cè)電路板1的標(biāo)記點(diǎn)位置。根據(jù)這些圖像拾取結(jié)果，修正安裝位置的角度(步驟#4)。
接著，將電子元件安裝頭7通過一個(gè)XY機(jī)器手20移動(dòng)到元件供給裝置8(元件供給單元8A或8B)，機(jī)器手20包括一個(gè)用于在X方向移動(dòng)安裝頭7的X方向驅(qū)動(dòng)單元20X和用于在與X方向垂直的Y方向上移動(dòng)該X方向驅(qū)動(dòng)單元20X和安裝頭7的兩個(gè)Y方向驅(qū)動(dòng)單元20Y，然后在元件供給位置上定位安裝頭7的吸嘴9，并吸取對(duì)應(yīng)安裝數(shù)據(jù)的所要求的電子元件(步驟#5)。在這種情況中，由圖12所示的機(jī)構(gòu)完成在電子元件安裝頭7上的吸嘴9的垂直和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，在此吸嘴9垂直移動(dòng)，同時(shí)與軸10相互鎖定，而垂直移動(dòng)由動(dòng)作機(jī)構(gòu)11驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)11作為驅(qū)動(dòng)源。在該階段，軸10的垂直移動(dòng)由螺母A12和B13調(diào)節(jié)，形成軸10的軌跡。進(jìn)一步講，在與軸10互鎖的同時(shí)，吸嘴9轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)由作為驅(qū)動(dòng)源的經(jīng)皮帶14的動(dòng)作機(jī)構(gòu)15驅(qū)動(dòng)。
接著，移動(dòng)電子元件安裝頭7，使得所吸取的電子元件被定位在元件圖像拾取裝置16上方，由元件圖像拾取裝置16檢測(cè)由吸嘴9吸取的電子元件的吸取姿態(tài)。根據(jù)圖像拾取結(jié)果，確定電子元件的最終安裝位置和角度(步驟#6)。
最后，通過定位電子元件安裝頭7，使得電子元件定位在電路板上所確定的安裝位置上，并向下移動(dòng)吸嘴9，完成電子元件的安裝(步驟#7)。
根據(jù)事先構(gòu)成的安裝數(shù)據(jù)，通過重復(fù)地進(jìn)行這樣的一系列吸取和安裝操作，生產(chǎn)出這樣的一塊電路板，檢查該電路板的生產(chǎn)是否被完成在該時(shí)間點(diǎn)上(步驟#8)。當(dāng)生產(chǎn)完成時(shí)，電路板從電路板定位裝置4被帶出到電路板傳送部分5(步驟#9)。當(dāng)生產(chǎn)未完成時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)電子元件的吸取的安裝操作(步驟#5到7)。
但是如圖13所示，由于受加工精度的影響，軸10有一個(gè)彎曲，結(jié)果在軸10由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11垂直移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)平均5-10μm的位移，使其偏離螺母B13的基準(zhǔn)，朝向吸嘴頭。因此，當(dāng)由元件圖像拾取裝置16檢查電子元件的吸取姿態(tài)時(shí)，并在未將電子元件安裝在安裝位置上而向下移動(dòng)吸嘴9之后，該安裝位置由圖像拾取結(jié)果反映出，在吸嘴頭出現(xiàn)平均5-10μm的位移，它導(dǎo)致這樣的問題，即電子元件不能安裝在所要求的安裝位置，可能出現(xiàn)10％或更大的識(shí)別誤差偏移。
在這種情況下，可以認(rèn)為應(yīng)使元件識(shí)別高度等于安裝高度，達(dá)到防止吸嘴頭偏移的目的。在這種情況下，在識(shí)別該元件之后需要再一次上移吸嘴9，并在完成安裝下移吸嘴之后，因此出現(xiàn)了沒有價(jià)值的吸嘴9的垂直移動(dòng)，導(dǎo)致生產(chǎn)率降低的問題。所以為了消除吸嘴9的無價(jià)值垂直運(yùn)動(dòng)，一般將安裝高度設(shè)置得低于元件識(shí)別高度，使得在元件識(shí)別之后能從識(shí)別高度上向下移動(dòng)吸嘴9直接到安裝高度，從而完成電子元件的安裝。
進(jìn)一步講，當(dāng)通過元件圖像拾取裝置16經(jīng)電子元件吸取姿態(tài)檢測(cè)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)偏差時(shí)，由驅(qū)動(dòng)裝置15轉(zhuǎn)動(dòng)軸10進(jìn)行修正。在該階段如圖14所示，由于軸10彎曲導(dǎo)致的轉(zhuǎn)動(dòng)位移出現(xiàn)在吸嘴頭上，由此出現(xiàn)又一個(gè)位移。
為克服以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種元件安裝方法和裝置，即使存在軸的彎曲，該軸在與吸嘴互鎖的同時(shí)垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，仍能高精度地安裝而不降低生產(chǎn)率。
為完成這些和其它個(gè)方案，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方案，提供一種元件安裝方法，它具有在特定位置上檢測(cè)電路板的工序，在該位置上安裝一個(gè)元件，從元件供給裝置上通過吸嘴吸取一個(gè)元件，該吸嘴安裝在安裝頭部，并能垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過一圖像拾取裝置拾取被吸取到吸嘴上的元件圖像，通過識(shí)別控制裝置分析獲取的圖像來檢查元件的吸取狀態(tài)，在根據(jù)檢查結(jié)果修正安裝位置的同時(shí)，將元件安裝到電路板的特定位置上，該方法包括用于通過圖像拾取裝置獲取當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)并在元件安裝到電路板之前的吸嘴頭表面轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的第一工序；用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面位移的第二工序；用于根據(jù)吸嘴頭表面位移修正在安裝階段元件安裝位置的第三工序。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方案提供一種根據(jù)第一個(gè)方案的元件安裝方法，其中在第一工序中當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直移動(dòng)時(shí)，由圖像拾取裝置捕捉在元件安裝到電路板之前的吸嘴頭表面的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)，以及在第二工序中當(dāng)吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面的位移。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方案，在此提供一種根據(jù)第二個(gè)方案的元件安裝方法，其中在第二工序中，在當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢查在吸嘴頭上下位置上吸嘴多個(gè)旋轉(zhuǎn)角上的吸嘴表面的位移。
根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方案的安裝方法，其中在第二工序中當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢查在吸嘴上下位置上的吸嘴為零度、90度、180度、270度轉(zhuǎn)角上吸嘴頭表面上的位移。
根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)方案，在此根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方案提供一種元件安裝方法，其中吸嘴的上部位置是這樣一個(gè)位置，即吸嘴吸取具有最大元件厚度的可安裝元件的位置，吸嘴的下部位置是吸嘴未吸取元件的位置。
根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方案的安裝方法，其中第一和第三工序每次進(jìn)行吸嘴吸取元件的工作。
根據(jù)本發(fā)明第七個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方案的安裝方法，其中在第一工序中，在開始將元件安裝到電路板之前由圖像拾取裝置捕獲吸嘴頭表面的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)；在第二工序中，當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面的位移；以及在第三工序中，根據(jù)吸嘴頭表面的位移在每個(gè)安裝階段修正元件的安裝位置。
根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)方案，在此提供一種元件安裝裝置，包括具有一組元件供給單元的元件供給裝置；用于在其上安裝元件的電路板特定位置上定位的電路板定位裝置；設(shè)有頭部的安裝頭，該安裝頭裝有吸嘴并具有使所安裝的吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，它可從元件供給裝置上操作吸嘴吸取一元件，并將該元件安裝到電路板的特定位置上；圖像拾取裝置，用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在元件安裝到電路板之前捕獲吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)；計(jì)算部分，用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)由圖像拾取裝置獲取的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)，得到吸嘴頭表面位移；控制部分，用于根據(jù)吸嘴頭表面的位移，在安裝階段修正元件安裝位置。
根據(jù)本發(fā)明第九個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)方案的元件安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在元件安裝到電路板之前，圖像拾取裝置獲取吸嘴頭表面的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，當(dāng)吸嘴垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分得到吸嘴頭表面的位移。
根據(jù)本發(fā)明第十個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第九個(gè)方案的安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分獲得在吸嘴上下部位上吸嘴處于一組轉(zhuǎn)角上所檢測(cè)的吸嘴頭表面位移。
根據(jù)本發(fā)明第十一個(gè)方案，在此提供根據(jù)第十個(gè)方案的元件安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分得到在吸嘴上下部位上吸嘴處于零度、90度、180度和270度轉(zhuǎn)角上所檢測(cè)的吸嘴頭表面上的位移。
根據(jù)本發(fā)明第十二個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第十個(gè)方案的安裝裝置，其中吸嘴的上部位置是吸嘴吸取具有最大安裝厚度的可安裝元件的位置，吸嘴的下部位置是吸嘴未吸取元件的位置。
根據(jù)本發(fā)明第十三個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)方案的元件安裝裝置，其中控制部分控制圖像拾取裝置和計(jì)算部分的工作，從而每次操縱吸嘴完成吸取元件的工作。
根據(jù)本發(fā)明第十四個(gè)方案，在此提供根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)方案的元件安裝裝置，其中在開始將元件安裝到電路板之前，圖像拾取裝置捕獲吸嘴頭表面的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。
計(jì)算部分獲得當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吸嘴頭表面的位移；以及控制部分根據(jù)吸嘴頭表面的位移的在每個(gè)安裝階段修正元件的安裝位置。
采用以上結(jié)構(gòu)，當(dāng)電路板生產(chǎn)之前，在吸嘴垂直或垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)根據(jù)軸的彎曲事先測(cè)量吸嘴頭的位移，以及反映出測(cè)量結(jié)果到生產(chǎn)電路板中，從而改善安裝精度而不降低生產(chǎn)率，對(duì)于超出的垂直運(yùn)動(dòng)在以安裝高度同一高度上識(shí)別。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過實(shí)施上述安裝方法，該裝置可獲得較高的安裝精度。
參照附圖從下述結(jié)合最佳實(shí)施例的說明中可以更加清楚地理解本發(fā)明的各部分和特征，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明電子元件安裝方法的一實(shí)施例的控制程序的糾正數(shù)據(jù)形成部分流程圖；圖2是上述控制程序的生產(chǎn)工序部分的流程圖；圖3是根據(jù)上述實(shí)施例中電子元件的元件厚度，吸嘴高度及位移量的示意圖；圖4是根據(jù)上述實(shí)施例中吸嘴轉(zhuǎn)角，位移量的示意圖；圖5是用于上述實(shí)施例的夾具示意圖；圖6A和6B是表示元件厚度和吸嘴頭位移之間關(guān)系的曲線圖；圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)電子元件安裝裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)電子元件安裝方法的控制程序流程圖；圖9是一電路板實(shí)施例的平面圖；圖10是安裝數(shù)據(jù)舉例的示意圖；圖11是標(biāo)記數(shù)據(jù)舉例的示意圖；圖12是吸嘴垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖13是在上述實(shí)施例中由于軸彎曲所產(chǎn)生的位移的示意圖14是上述實(shí)施例中由于軸彎曲的轉(zhuǎn)動(dòng)位移的示意圖；圖15是實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例方法的電子元件安裝裝置的控制部分和計(jì)算部分等的框圖。
在說明本發(fā)明的工作工序之前，提醒注意的是同樣的部件在所有相應(yīng)附圖中用同一標(biāo)號(hào)表示。
下面參照?qǐng)D1到圖6說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種電子元件安裝方式及裝置。注意到，該電子元件安裝裝置和元件安裝頭的所有結(jié)構(gòu)幾乎類似于與參照?qǐng)D7和12所描述的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，因此將不再進(jìn)一步地描述與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)相同的那些結(jié)構(gòu)部分。
在本實(shí)施例中，如圖1所示，比電路板的生產(chǎn)更重要的是，在生產(chǎn)前，測(cè)量吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)時(shí)根據(jù)軸的彎曲吸嘴頭所產(chǎn)生的位移，例如，得到由吸嘴頭上下部位獲得的中心位置之間的位移，在此之后，進(jìn)行如圖2所示的電路板的生產(chǎn)。
如圖3所示，因?yàn)槲煜乱频母叨雀鶕?jù)要安裝的電子元件400、401的元件厚度而不同，要求檢查每個(gè)可安裝的電子元件的元件厚度的吸嘴頭的位移。因此，出于在本實(shí)施例中簡(jiǎn)化控制的目的，在可安裝的最大元件厚度Tmax情況下和最小元件厚度Tmin情況下的吸嘴頭的位移，以及線性近似最大元件厚度Tmax情況下和最小元件厚度Tmin情況下的吸嘴頭的位移的值被用于表示所要求的具有元件厚度T的電子元件，在最小元件厚度Tmin情況下不吸取元件，即測(cè)量到的是元件厚度為零。
如圖4所示，要求檢查吸嘴頭9的每個(gè)轉(zhuǎn)角的位移。在本實(shí)施例中，出于簡(jiǎn)化控制方法的目的，測(cè)量吸嘴9在轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的吸嘴頭的位移，通過平均這些測(cè)量結(jié)果，得到0度轉(zhuǎn)角的位移，由轉(zhuǎn)動(dòng)變換所計(jì)算的在0度角上的位移得到的值被用于表示所要求的轉(zhuǎn)角的情況。
如圖5所示，為了測(cè)量，使用夾具A和夾具B，夾具A對(duì)應(yīng)由吸嘴9吸取有元件厚度Tmax的電子元件的情況下的吸嘴高度，夾具B對(duì)應(yīng)由吸嘴9吸取有元件厚度Tmin的電子元件的情況下的吸嘴高度。通過元件圖像拾取裝置16測(cè)量在元件識(shí)別高度上的吸嘴的吸嘴頭的位置，通過元件圖像拾取裝置17測(cè)量在安裝高度上的吸嘴頭位置，圖像拾取裝置17的焦點(diǎn)位于該安裝的高度上。
測(cè)量過程是首先將在要求的頭部上安裝夾具A，并在元件識(shí)別高度上定位該夾具。通過元件圖像拾取裝置16(步驟#10)測(cè)量在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的夾具A的頭部位置(XArec(θ)，YArec(θ))。接著，將夾具頭部定位在該安裝高度上，通過元件圖像拾取裝置17(步驟#11)測(cè)量在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的夾具A的頭部位置(XAmou(θ)，YAmou(θ))。同樣，在頭部上安裝夾具B，通過元件圖像拾取裝置16(步驟#12)測(cè)量在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的夾具B的頭部位置(XBrec(θ)，YBrec(θ))。接著，將夾具頭部定位在該安裝高度上，通過元件圖像拾取裝置17(步驟#13)測(cè)量在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的夾具B.的頭部位置(XBmou(θ)，YBmou(θ))。
接著，根據(jù)以下等式(步驟#14)，從對(duì)于每個(gè)元件厚度Tmax夾具A)和元件厚度Tmin(夾具B)獲得的計(jì)算結(jié)果，得到在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上在吸嘴從元件識(shí)別高度向下移動(dòng)到安裝高度情況下的吸嘴頭的位移(ΔXA(θ)和ΔYA(θ))。在這種情況下，不同的圖像拾取裝置用于元件識(shí)別高度和安裝高度的測(cè)量。因此，為使在每個(gè)高度上測(cè)量結(jié)果的座標(biāo)系統(tǒng)相互一致，我們要考慮吸嘴頭轉(zhuǎn)動(dòng)的中心位置，即在元件識(shí)別高度上以(∑ΔXArec(θ)/4，∑ΔYArec(θ)/4和∑ΔXBrec(θ)/4，∑ΔYBrec(θ)/4)作為基本參數(shù)；在安裝高度上以(∑ΔXAmou(θ)/4，∑ΔYAmou(θ)/4)和(∑ΔXBmou(θ)/4，∑ΔYBmou(θ)/4) 作為基本參數(shù)。[在元件厚度Tmax(夾具A)的情況下]ΔXA(θ)＝(XAmou(θ)-(∑XAmou(θ)/4))-(XArec(θ)-(∑XArec(θ)/4)) ……(1)ΔYA(θ)＝(YAmou(θ)-(∑YAmou(θ)/4))-(YArec(θ)-(∑YArec(θ)/4)) ……(2)[在元件厚度Tmin(夾具B)的情況下]ΔXB(θ)＝(XBmou(θ)-(∑XBmou(θ)/4))-(XBrec(θ)-(∑XBrec(θ)/4)) ……(3)ΔYB(θ)＝(YBmou(θ)-(∑YBmou(θ)/4))-(YBrec(θ)-(∑YBrec(θ)/4)) ……(4)此外，根據(jù)以下等式(步驟#15)，從對(duì)于每個(gè)元件厚度Tmax(夾具A)和元件厚度Tmin(夾具B)由等式(1)到(4)獲得吸嘴在每個(gè)轉(zhuǎn)角0度從元件識(shí)別高度向下移動(dòng)到安裝高度情況下的平滑位移(ΔX’A(0)，ΔY’A(0)和(ΔX’B(0)，ΔY’B(0))。注意到，可使用從上述等式得到的值(ΔXA(0)，ΔYA(0)和(ΔXB(0)，ΔYB(0))，但是，使用在全部測(cè)量轉(zhuǎn)角上吸嘴頭平滑移動(dòng)獲得的值，考慮吸嘴頭并非按吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)完整圓形的情況。[在元件厚度Tmax(夾具A)的情況下]ΔX’A(0)＝ΔXA(0)+(∑ΔXA(θ)/4)………(5)ΔY’A(0)＝ΔYA(0)+(∑ΔYA(θ)/4)………(6)[在元件厚度Tmin(夾具B)的情況下]ΔX’B(0)＝ΔXB(0)+(∑ΔXB(θ)/4)………(7)ΔY’B(0)＝ΔYB(0)+(∑ΔYB(θ)/4)………(8)最后，由等式(5)到(8)得到圖6A，6B，根據(jù)下列等式(步驟#16)得出在吸嘴處于0度轉(zhuǎn)角上，元件厚度T和吸嘴頭之間的關(guān)系(ΔX’、ΔY’)。
ΔX’＝ΔX’B(0)+{(ΔX’A(0)-ΔX’B(0))/(Tmax-Tmin)}×(T-Tmin) ……(9)ΔY’＝ΔY’B(0)+{(ΔY’A(0)-ΔY’B(0))/(Tmax-Tmin)}×(TTmin)) ……(10)因此，根據(jù)下列等式，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換在0度轉(zhuǎn)角上的位移(步驟#17)，得出在吸嘴處于0度轉(zhuǎn)角上的吸嘴頭的位移。
ΔX＝ΔX’cosθ-ΔY’sinθ ……(11)ΔY＝ΔX’sinθ-ΔY’cosθ ……(12)對(duì)不同的安裝頭這些值是不同的，所以，對(duì)全部安裝頭進(jìn)行同樣的處理，借此得出安裝頭i的吸嘴頭位移(ΔXi，ΔYi)。
其次，通過由要生產(chǎn)的電路板的安裝圖案，類似現(xiàn)有技術(shù)(步驟#1)在生產(chǎn)之前先形成安裝數(shù)據(jù)，并檢查安裝圖案和用為基準(zhǔn)的電路板的標(biāo)記點(diǎn)之間的位置關(guān)系，形成標(biāo)的數(shù)據(jù)(步驟#2)生產(chǎn)電路板。
在生產(chǎn)階段的接續(xù)工序類似于現(xiàn)有技術(shù)，這些過程參照?qǐng)D2加以描述。首先，要生產(chǎn)的電路板1被帶入電路板定位裝置4(步驟#3)。接著，電路板圖像拾取裝置6從上面與電路板上的標(biāo)記點(diǎn)3對(duì)齊，由此檢查電路板的標(biāo)記點(diǎn)的位置。根據(jù)該圖像拾取結(jié)果，修正安裝位置和角度。
接著，根據(jù)準(zhǔn)備好的安裝數(shù)據(jù)，通過在安裝塊K上的元件供給裝置8吸取所要求的電子元件(步驟#5)，由元件圖像拾取裝置16測(cè)出吸取的電子元件的吸取姿態(tài)，并基于圖像拾取結(jié)果，修正電子元件的安裝位置和角度(步驟#6)。如圖2所示，通過將″0″值插入到安裝模塊數(shù)的″K″中，然后將″1″加到安裝模塊數(shù)″K″中確定安裝模塊K。
在這種情況下，吸嘴轉(zhuǎn)到在步驟#6中獲得的安裝角θ，然后，吸嘴向下移動(dòng)，從而將元件厚度為T的電子元件安裝在電路板上。在該階段，由前面的等式(11)和(12)得出安裝頭i的吸嘴頭的位移(ΔXi，ΔYi)，從而確定最后的安裝位置(步驟#18)。通過上述工序，在定位吸嘴直到獲得安裝位置和角度(步驟#7)之后，根據(jù)所獲得的安裝位置和角度將電子元件安裝在電路板1上。
在該時(shí)間點(diǎn)上。檢查電路板1的生產(chǎn)是否已經(jīng)完成(步驟#8)。當(dāng)生產(chǎn)已經(jīng)完成時(shí)，將電路板1帶出電路板定位裝置4(步驟9)。當(dāng)步驟#8中查出生產(chǎn)未完成時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)電子元件的吸取和安裝工序(步驟#5到7和18)。然后，在步驟#40，當(dāng)有下一個(gè)要安裝元件的電路板時(shí)，流程返回到步驟#3。如果沒有，則結(jié)束生產(chǎn)。
根據(jù)上述實(shí)施例說明了基于在可安裝的最大元件厚度的情況和沒有元件吸取，即元件厚度為零的情況中的吸嘴位移，線性近似有所要求的元件厚度T的電子元件的位移。但是，通過采用更精確的近似方法或測(cè)量具有更細(xì)化的元件厚度的吸嘴位移代替線性近似，可進(jìn)一步改進(jìn)安裝精度。
此外，通過對(duì)吸嘴在轉(zhuǎn)角0度、90度、180度、270度上的吸嘴頭位移得出平均修正的0度轉(zhuǎn)角上的位移，通過對(duì)所求出的0度轉(zhuǎn)角上的位移旋轉(zhuǎn)變換(rotationally transforming)獲得的值被應(yīng)用到所要求的轉(zhuǎn)角的情況。但是，可通過測(cè)量以更細(xì)化的吸嘴轉(zhuǎn)角上的吸嘴頭的位移，或存儲(chǔ)每個(gè)所需要轉(zhuǎn)角的位移數(shù)據(jù)，進(jìn)一步改進(jìn)安裝精度。
圖15是表示用于上述實(shí)施例的電子元件安裝裝置的控制部分和計(jì)算部分等的方框圖。即，在圖15中，標(biāo)號(hào)300代表一個(gè)控制部分，301為一個(gè)圖像處理部分，302為計(jì)算部分，303為存儲(chǔ)部分，304為一個(gè)驅(qū)動(dòng)器?？刂撇糠?00連接到圖像拾取裝置16、17，圖像處理部分301，計(jì)算部分302，存儲(chǔ)部分303，電路板定位裝置4，驅(qū)動(dòng)器304，電子元件安裝頭7和吸嘴9等，從而控制上述操作。
如上詳述的，在元件安裝到電路板之前，當(dāng)每次吸嘴9轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，至少轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖像拾取裝置16、17拾取吸嘴頭的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的圖像。圖像處理部分301對(duì)在圖像拾取裝置16、17中得到的圖像進(jìn)行圖像處理，并將圖像處理后的數(shù)據(jù)輸入到存儲(chǔ)部分303。當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，至少轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，基于由圖像拾取裝置16、17拾取和存入存儲(chǔ)部分303的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的圖像，計(jì)算部分302計(jì)算吸嘴頭表面的位移。根據(jù)所計(jì)算的位移，控制部分300控制驅(qū)動(dòng)器304的操作，使得驅(qū)動(dòng)器304驅(qū)動(dòng)一個(gè)合適的XY機(jī)器手和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11、15，從而根據(jù)吸嘴頭表面的位移，在安裝階段修正元件的安裝位置。
控制部分300還控制電路板定位裝置4的定位操作，電路板傳送部分5的帶入帶出操作，安裝頭7的各種操作以及吸嘴9的吸取操作等和其它裝置的操作。
如上所述，在該實(shí)施例中，控制部分300可以控制圖像拾取裝置16、17和計(jì)算部分302的運(yùn)行，從而使得每次吸嘴9吸取一元件。
即，控制部分300可以控制以下操作。即讓圖像拾取裝置16、17在開始將元件安裝到電路板10上之前獲取吸嘴頭表面的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)。計(jì)算部分302當(dāng)吸嘴9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)得到吸嘴頭表面的位移，然后將該位移數(shù)據(jù)輸入到存儲(chǔ)部分303中用于指導(dǎo)操作。控制部分300在每個(gè)安裝階段根據(jù)吸嘴頭表面的位移，在利用所存的位移數(shù)據(jù)的同時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)器304修正元件的安裝位置，無需在每次吸嘴9吸取一個(gè)要安裝的元件時(shí)捕捉該圖像和計(jì)算每次的位移，如圖2點(diǎn)劃線所示，作為在步驟#18A上的指導(dǎo)工序。即，在元件安裝開始之前所獲得的位移數(shù)據(jù)被用于在每個(gè)安裝階段修正元件的安裝位置，而無需完成在步驟#18中的該處理工序。
如以上說明中清楚可見，根據(jù)本發(fā)明的電子元件安裝方法和裝置，通過當(dāng)吸嘴根據(jù)元件厚度垂直移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)求出吸嘴頭的位移，以及在開始生產(chǎn)之前將安裝角作為參數(shù)，并在安裝位置上當(dāng)吸嘴根據(jù)元件厚度以及在該生產(chǎn)階段中電子元件的安裝角垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)時(shí)反應(yīng)該位移，改進(jìn)安裝精度，使得能生產(chǎn)出具有較高安裝精度的電路板。
包括說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要的日本專利申請(qǐng)第9-158936號(hào)(申請(qǐng)日為1997年6月16日)的公開文本在此被全文引以參考。
盡管結(jié)合其附圖對(duì)照最佳實(shí)施例完整地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)注意到，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述教導(dǎo)作出各種變化和修改是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的變化和修改包含在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)，除非他們脫離該范圍。
圖1開始#10 在吸取具有元件最大厚度Tmax的元件中，在元件識(shí)別高度上利用夾具A測(cè)量吸嘴頭狀態(tài)(吸嘴頭位置在0度、90度、180度和270度轉(zhuǎn)角上)(XArec(θ)，(yArec(θ))#11 在吸取具有元件最大厚度Tmax的元件中，在安裝高度上利用夾具A測(cè)量吸嘴頭狀態(tài)(吸嘴頭位置在0度、90度、180度和270度轉(zhuǎn)角上)(XAmou(θ)，(yAmou(θ))#12 在吸取具有元件最小厚度Tmin的元件中，在元件識(shí)別高度上利用夾具B測(cè)量吸嘴頭狀態(tài)(吸嘴頭位置在0度、90度、180度和270度轉(zhuǎn)角上)(XBrec(θ)，(yBrec(θ))#13 在吸取具有元件最小厚度Tmin元件的中，在元件安裝高度上利用夾具B測(cè)量吸嘴頭狀態(tài)(吸嘴頭位置在0度、90度、180度和270度轉(zhuǎn)角上)(XBmou(θ)，(yBmou(θ))#14計(jì)算當(dāng)吸嘴從元件識(shí)別高度向下移動(dòng)到元件安裝高度的位移，所吸元件具有元件最小厚度Tmin和具有元件最大厚度Tmax(在旋轉(zhuǎn)角度0度、90度、180度和270度上的位移(ΔXA(θ)，(ΔYA(θ)，(ΔXB(θ)，(ΔYB(θ))#15 在0度轉(zhuǎn)角上計(jì)算的位移和#14上的平均結(jié)果(ΔXA(0)′，(ΔYA(0)′，(ΔXB(0)′，(ΔYB(0)′)#16 計(jì)算在吸取具有元件厚度T元件中在0度轉(zhuǎn)角上的位移(ΔX′，ΔY′)，(ΔX′，ΔY′)#17 計(jì)算在吸取具有元件厚度T元件中在θ度轉(zhuǎn)角上的位移(ΔX，ΔY)，(ΔX，ΔY)#1 形成安裝數(shù)據(jù)#2 形成記號(hào)數(shù)據(jù)(移動(dòng)電路板圖像拾取裝置到標(biāo)的記號(hào)位志和拾取圖像并檢測(cè))圖2開始生產(chǎn)#3 帶入電路板#4 檢測(cè)電路板的全部標(biāo)記點(diǎn)位置，并修正安裝位置和/或角度(將電路板圖像拾取裝置到標(biāo)記點(diǎn)位置并拾取圖像并檢測(cè))#5 將吸嘴移到元件供給裝置和吸取安裝電路板K的電子元件#6 將吸嘴移到元件供給裝置，識(shí)別元件姿態(tài)并修正安裝位置和/或角度#18 根據(jù)安裝步驟#6的角度和元件厚度計(jì)算位移，并求出最后安裝位置和角度(用于#7)#18A 利用位移數(shù)據(jù)#7 在計(jì)算最后安裝位置和角度中將吸嘴就位在電路板上并安裝元件#8 生產(chǎn)是否完成？#9 帶出電路板#40 是否有下一個(gè)電路板？圖8開始#1 形成安裝數(shù)據(jù)#2 形成記號(hào)數(shù)據(jù)(移動(dòng)電路板圖像拾取裝置到標(biāo)記點(diǎn)位置和拾取圖像并檢測(cè))#3 帶入電路板#4 檢測(cè)電路板的全部標(biāo)記點(diǎn)位置，并修正安裝位置和/或角度(將電路板圖像拾取裝置到標(biāo)記點(diǎn)位置并拾取圖像并檢測(cè))#5 將吸嘴移到元件供給裝置和吸取安裝電路板K的電子元件#6 將吸嘴移到元件圖像拾取裝置，識(shí)別元件姿態(tài)并獲得最終安裝位置和/或角度#7 在計(jì)算最后安裝位置和角度中將吸嘴就位在電路板上并安裝元件#8 生產(chǎn)是否完成？#9 帶出電路板#40 是否有下一個(gè)電路板？
權(quán)利要求
1.一種元件安裝方法，它包括在要安裝一個(gè)元件的電路板的特定位置上檢測(cè)電路板的工序，從元件供給裝置上通過吸嘴吸取一個(gè)元件，該吸嘴安裝在安裝頭部，并能垂直地和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過一圖像拾取裝置拾取被吸取到吸嘴上的元件圖像，通過識(shí)別控制裝置分析獲取的圖像來檢查元件的吸取狀態(tài)，在根據(jù)檢查結(jié)果修正安裝位置的同時(shí)，將元件安裝到電路板的特定位置上，該方法包括用于通過圖像拾取裝置獲取當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)并在元件安裝到電路板之前的吸嘴頭表面轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的第一工序；用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面位移的第二工序；用于根據(jù)吸嘴頭表面位移修正在安裝階段元件安裝位置的第三工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的元件安裝方法，其中在第一工序中當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直移動(dòng)時(shí)，由圖像拾取裝置捕捉在元件安裝到電路板之前的吸嘴頭表面的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)，以及在第二工序中當(dāng)吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面的位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的元件安裝方法，其中在第二工序中，在當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢查在吸嘴頭上下位置上吸嘴多個(gè)旋轉(zhuǎn)角上的吸嘴表面的位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的元件安裝方法，其中在第二工序中當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢查在吸嘴上下位置上的吸嘴處于零度、90度、180度、270度的轉(zhuǎn)角上吸嘴頭表面上的位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的元件安裝方法，其中吸嘴的上部位置是這樣一個(gè)位置，即吸嘴吸取具有最大元件厚度(Tmax)的可安裝元件的位置，吸嘴的下部位置是吸嘴未吸取元件的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一個(gè)的元件安裝方法，其中第一和第三工序每次完成吸嘴吸取元件的工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一個(gè)的元件安裝方法，其中在第一工序中，在開始將元件安裝到電路板之前由圖像拾取裝置捕獲吸嘴頭表面的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)；在第二工序中，當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢查吸嘴頭表面的位移；以及在第三工序中，根據(jù)吸嘴頭表面的位移在每個(gè)安裝階段修正元件的安裝位置。
8.一種安裝裝置，包括具有一組元件供給單元(8a)的元件供給裝置(8)；用于在其上安裝元件的電路板(1)的特定位置上定位的電路板定位裝置(4)；設(shè)有頭部的安裝頭(7)，該安裝頭裝有吸嘴(9)，并具有使所安裝的吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，它可從元件供給裝置上操作吸嘴吸取一元件，并將該元件安裝到電路板的特定位置上；圖像拾取裝置(16、17)，用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在元件安裝到電路板之前捕獲吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)；計(jì)算部分(302)，用于當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)由圖像拾取裝置獲取的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)，得到吸嘴頭表面位移；控制部分(300)，用于根據(jù)吸嘴頭表面的位移，在安裝階段修正元件安裝位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的元件安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在元件安裝到電路板之前，圖像拾取裝置(16、17)獲取吸嘴頭表面的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，當(dāng)吸嘴垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分得到吸嘴頭表面的位移。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的元件安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴垂直和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分獲得在吸嘴上下部位上吸嘴處于一組轉(zhuǎn)角上所檢測(cè)的吸嘴頭表面位移。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的元件安裝裝置，其中當(dāng)吸嘴旋轉(zhuǎn)和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算部分得到在吸嘴上下部位上吸嘴處于0度、90度、180度和270度的轉(zhuǎn)角上所檢測(cè)的吸嘴頭表面上的位移。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的元件安裝裝置，其中吸嘴的上部位置是吸嘴吸取具有最大安裝厚度的可安裝元件的位置，吸嘴的下部位置是吸嘴未吸取元件的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一個(gè)的元件安裝裝置，其中控制部分控制圖像拾取裝置和計(jì)算部分的工作，從而每次操縱吸嘴完成吸取元件的工作。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一個(gè)的元件安裝裝置，其中在開始將元件安裝到電路板之前，圖像拾取裝置捕獲吸嘴頭表面的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。計(jì)算部分獲得當(dāng)吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吸嘴頭表面的位移；以及控制部分根據(jù)吸嘴頭表面的位移的在每個(gè)安裝階段修正元件的安裝位置。
全文摘要
在生產(chǎn)開始之前當(dāng)吸嘴垂直和轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)時(shí),借助夾具測(cè)量吸嘴的姿態(tài),通過所獲得的測(cè)量結(jié)果以元件厚度和安裝角度作為參數(shù)對(duì)吸嘴頭位移情況進(jìn)行計(jì)算,并根據(jù)要在生產(chǎn)階段安裝的電子元件的元件厚度和最終安裝角度修正它們,完成高精度的安裝。
文檔編號(hào)B23P19/00GK1207644SQ9810297
公開日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1998年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月16日
發(fā)明者味村好裕, 吉田典晃, 奧田修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社