CN100551221C - 安装部件的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于安装部件的装置，其通过减少管嘴的运动时间能够提高生产效率，该装置包括管嘴提升装置以及用于控制管嘴运动装置的运动位置和运动时刻的控制装置，其中该控制装置存储部件供给器和电路基板之间障碍物的位置和高度，并且在电子部件由部件照相机拍照后，在管嘴已越过障碍物的同时使管嘴下降，或者使管嘴以能够避开障碍物的路线运动。在部件安装区域中，管嘴以部件安装区域中的运动高度运动，并且安装部件时，管嘴从该部件安装区域中的运动高度下降。因此，可以减小管嘴(5)的提升行程。此外，管嘴的提升以弧形路线执行。

Description

安装部件的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在板上安装电子元件的元件安装装置和元件安装方法。

背景技术

在根据背景技术的元件运送高度控制方法中，管嘴高度根据安装在板上的元件的安装高度和由管嘴吸着的元件的高度进行调整。虽然管嘴夹持着电子元件并使其运动，但管嘴保持在固定高度处。所考虑的高度仅是电子元件的高度。特别是因为管嘴在运动期间高度上没有改变，所以存在的问题是：当管嘴已到达电路板上方之后，用于安装元件的管嘴的提升行程较大(例如，参见专利文献1)。

此外，还有另一种元件运送高度控制方法，该方法中，向上运动的管嘴的下端部一到达预定的避免干扰高度就触发可移动头，使其开始水平运动。而对于管嘴向下运动的操作却未考虑。因此，存在的问题是：未优化管嘴上下运动的操作(例如，参见专利文献2)。

还有另一种元件运送高度控制方法，该方法中，使多个管嘴向下运动并保持在足够高的高度以不妨碍所安装的元件，而后多个管嘴向下运动以安装元件。然而，在管嘴到达电路板上方之前，未考虑每个管嘴的高度。因此，存在的问题是：安装元件的第一管嘴的提升行程过大，以至于除非设备具有多个管嘴，否则不起作用(例如，参见专利文献3)。

下面将参照图12详细描述根据背景技术的技术。

图12是用XY机器人安装元件的元件安装装置的构造的示例。使用由X轴电机51和Y轴电机52驱动的XY机器人53。安装在XY机器人53上的安装头54设置成可在水平面按照期望运动。管嘴55和用于使管嘴按照期望上/下运动的Z轴电机56联接到安装头54。电子元件容纳在元件供给单元57中。电路板58由一对相对的运送导轨59固定。电子元件安装操作的一个循环包括元件吸入操作、元件识别操作和元件安装操作。在元件吸入操作中，管嘴55运动到元件供给单元57的上方，而后下降以从元件供给装置57中拾取一电子元件。在元件识别操作中，管嘴55运动到元件照相机60的上方，以通过该元件照相机60给电子元件的姿态拍照。在元件安装操作中，管嘴55运动到电路板58的上方，而后下降以将电子元件安装在电路板58上。这种电子元件安装操作的循环重复执行，以安装多个电子元件。用于给电路板位置拍照的板照相机61设置在安装头54中，并用于在元件安装之前检查电路板58的位置。备用的管嘴容纳在管嘴台62中。为了修正安装头54的位置，可设置能够被板照相机61拍照的参考标记63。

由于有必要在安装头54的可移动范围内定位上述的元件照相机60、管嘴台62和参考标记63，因此上述的元件照相机60、管嘴台62和参考标记63通常设置在电路板58和元件供给单元57之间。在图12所示的构造中，存在一种可能性，即，当管嘴已从元件供给单元57中拾取一元件并通过元件照相机60识别该元件后，管嘴55在到达电路板58上的元件安装位置上方之前会越过元件照相机60、管嘴台62、参考标记63和其中一个运送导轨59。这些元件照相机60、管嘴台62、参考标记63和运送导轨59分别设置在所需的位置和所需的高度处，但是为了确保准确性不允许轻易移动。因此，对于管嘴55运动的高度来讲，必须确保足够高的高度以不妨碍这些障碍物(元件照相机、管嘴台、参考标记和运送导轨)中的每一个。

(专利文献1)日本专利公开JP-A-9-214182/(1997)

(专利文献2)日本专利公开JP-A-2002-111284

(专利文献3)日本专利公开JP-A-11-330786/(1999)

发明内容

在上述构造中，管嘴55在确保管嘴运动的高度足够高以不妨碍这些障碍物(元件照相机、管嘴台、参考标记、运送导轨等)中的每一个时运动。即使当管嘴55已到达板上方之后，管嘴55仍然在同一高度上运动。出于该原因，当已到达电路板上的元件安装位置上方的管嘴55要安装元件时，管嘴55的提升行程过大，以至于使生产效率降低。

如图13所示，管嘴55在安装元件时的运动轨迹如下。管嘴55以固定高度水平运动，元件高度设定为Ha(图13中的(1))。管嘴55一到达元件安装位置P0的上方，管嘴55就停止水平运动并垂直向下运动一高度ΔH(图13中的(2))，以将电子元件安装在板58上。然后，管嘴55垂直向上运动(图13中的(3))。管嘴55一到达预定高度就停止向上运动，而开始水平运动(图13中的(4))。为此，需要分别用于管嘴55的水平运动操作和提升操作的时间。因此，操作时间过长以至于令生产效率降低。

本发明要解决前面的问题。本发明的目的是提供一种元件安装装置和一种元件安装方法，其中管嘴运动的时间可得以缩短，从而可提高生产效率。

根据本发明第一方面的元件安装装置是这样一种元件安装装置，其包括：用于将元件夹持在其下端的管嘴，该元件由元件供给单元供给；用于使管嘴上/下运动的管嘴提升装置；用于使上述管嘴水平运动的管嘴运动装置；比所述元件从上述元件供给单元中拾取的高度或元件将要安装在由运送导轨运送的板上的高度更高的障碍物；以及控制装置，其用于控制上述管嘴提升装置和上述管嘴运动装置，以将由上述管嘴运动装置运动的元件安装在上述板上。该元件安装装置的特征在于：上述控制装置存储设置在上述元件供给单元和上述板之间的多个上述障碍物的位置和高度；并且当已在从上述元件供给单元中拾取元件的位置拾取到元件的上述管嘴将要运动到在上述板上安装元件的位置时，控制装置将上述管嘴定位在足够高的高度以不妨碍障碍物中的第一个，并而后当管嘴已越过第一个障碍物的同时，使管嘴运动到足够高的高度以不妨碍障碍物中的下一个。

根据第二方面的元件安装装置的特征在于：障碍物包括至少一个用于从所述管嘴下方给所述元件拍照的元件照相机、用于运送所述板的所述运送导轨中的一个、用于存储备用管嘴的管嘴台、以及设置在所述元件供给单元和所述板之间并用于进行位置修正的参考标记；并且在所述元件已被所述元件照相机拍照后，在所述管嘴已越过所述元件照相机的同时使所述管嘴向下运动，在所述管嘴已越过所述运送导轨的同时使所述管嘴向下运动，在所述管嘴已越过所述管嘴台的同时使所述管嘴向下运动，或者在所述管嘴已越过所述参考标记的同时使所述管嘴向下运动。

根据第三方面的元件安装装置是这样一种元件安装装置，其包括：用于将元件夹持在其下端的管嘴，所述元件由元件供给单元供给；用于使所述管嘴上/下运动的管嘴提升装置；用于使所述管嘴水平运动的管嘴运动装置；比所述元件从所述元件供给单元中拾取的高度或所述元件将要安装在由运送导轨运送的板上的高度更高的障碍物；以及控制装置，其用于控制所述管嘴提升装置和所述管嘴运动装置，从而将由所述管嘴运动装置运动的所述元件安装在所述板上。该元件安装装置的特征在于：所述控制装置存储设置在所述元件供给单元和所述板之间的多个所述障碍物的位置和高度；并且当已在从所述元件供给单元中拾取所述元件的位置拾取到所述元件的所述管嘴将要运动到在所述板上安装所述元件的位置时，所述控制装置确定使所述管嘴保持预定高度的同时运动到所述板上的元件安装位置的一水平路径，并使所述管嘴在所述水平路径中运动。因此，管嘴可在管嘴高度为所需的最小高度的条件下运动。

根据第四方面的元件安装装置是这样一种元件安装装置，其包括：用于将元件夹持在其下端以将所述元件安装在板上的管嘴，所述元件由元件供给单元供给；用于使所述管嘴上/下运动的管嘴提升装置；用于使所述管嘴水平运动的管嘴运动装置；以及控制装置，其用于控制所述管嘴提升装置和所述管嘴运动装置，从而将由所述管嘴运动装置运动的所述元件安装在所述板上，其中：当所述管嘴已到达所述板上方的元件安装区域中时，所述控制装置控制所述管嘴提升装置，以使所述管嘴接近元件安装区域运动高度，所述元件安装区域运动高度接近所述板；并且所述控制装置控制所述管嘴运动装置，以使夹持着所述元件的所述管嘴在所述元件安装区域运动高度运动到所述板上的元件安装位置，从而将所述元件从所述元件安装区域运动高度安装到所述元件安装位置。该元件安装装置的特征在于，识别设置在所述板的端部侧面上的板标记，并根据识别到的板标记来计算所述元件安装区域。因此，可以缩短管嘴在安装元件时的提升行程，从而可提高生产效率。

根据第五方面的元件安装装置还包括：可根据待运送的板的宽度移动的运送导轨；以及用于检测所述运送导轨位置的位置检测装置。元件安装装置的特征在于，所述元件安装区域不是根据所识别到的板标记来计算的，而是所述元件安装区域由位置检测装置检测到的运送导轨的位置信息来计算。

根据第六方面的元件安装装置的特征在于：所述元件安装区域运动高度是考虑到安装在所述板上的每个元件的高度、由所述管嘴夹持的所述元件的高度以及所述管嘴运动所必需的间隙而确定的高度。

根据第七方面的元件安装装置的特征在于：当要将所述元件从所述元件安装区域运动高度安装到所述板上的所述元件安装位置时，所述控制装置同时驱动所述管嘴提升装置和所述管嘴运动装置，以使所述管嘴以弧形运动轨迹运动。因此，可以缩短管嘴在安装元件时的运动时间，从而可提高生严效率。

根据第八方面的元件安装方法是包括如下步骤的一种元件安装方法：用管嘴在其下端夹持元件，所述元件由元件供给单元供给；避开比所述元件从所述元件供给单元中拾取的高度或所述元件将要安装在由运送导轨运送的板上的高度更高的障碍物的同时，使所述管嘴上/下并水平运动；以及将所述元件安装在所述板上。该元件安装方法的特征在于：设置在所述元件供给单元和所述板之间的多个所述障碍物的位置和高度被存储；并且当所述管嘴将要从所述元件供给单元中拾取所述元件的位置运动到将所述拾取到的元件安装到所述板上的位置时，从所述多个障碍物中找到最高的一个，使所述管嘴向上运动到足够高的高度以不妨碍所述最高的障碍物，使所述管嘴水平运动，所述管嘴一越过所述最高的障碍物，就将所述管嘴的当前高度与所述管嘴将要越过的障碍物的高度进行比较，当所述管嘴比所述障碍物的高度高时，所述管嘴向下运动到足够高的高度以不妨碍所述管嘴将要越过的所述障碍物。

根据第九方面的元件安装方法是包括如下步骤的一种元件安装方法：用管嘴在其下端夹持元件，所述元件由元件供给单元供给；使所述管嘴上/下并水平运动；以及将所述元件安装在板上。该元件安装方法的特征在于：所述板上方的元件安装区域通过识别设置在所述板的端部侧面上的板标记来计算；当所述管嘴已到达所述板上方的元件安装区域时，使所述管嘴接近元件安装区域运动高度，所述元件安装区域运动高度接近所述板；使夹持着所述元件的所述管嘴在所述元件安装区域运动高度运动到所述板上的元件安装位置；并将所述元件从所述元件安装区域运动高度安装到所述元件安装位置。因此，可以缩短管嘴安装元件时的提升行程，从而可提高生产效率。

根据第十方面的元件安装方法的特征在于，水平运动操作和提升操作同时进行，从而当要将所述元件安装在所述板上时，使所述管嘴以弧形运动轨迹运动。因此，可以缩短管嘴安装元件时的运动时间，从而可提高生产效率。

根据第一、二和七方面，当管嘴将要从元件供给部分向板运动时，可以根据每个障碍物的高度和位置使管嘴与障碍物交叠的同时向下运动。因此，当管嘴到达板上方的安装点时，管嘴的高度可设定为所需的最小值，从而使管嘴在安装元件时的提升行程变得最短。

根据本发明，可以缩短元件安装装置中管嘴安装元件时的提升行程，使得可以节省提升管嘴所需的时间。因此，可提供一种生产效率比根据背景技术的生产效率高的元件安装装置和元件安装方法。此外，由于管嘴以弧形轨迹运动并提升，因此可更大程度地缩短提升管嘴所需的时间。因此可提供一种生产效率比根据背景技术的生产效率高的元件安装装置和元件安装方法。

附图说明

图1是示出本发明实施例的元件安装装置的透视图；

图2是示出根据本发明实施例1的管嘴和每个障碍物之间关系的视图；

图3(a)和3(b)是示出关于图1的障碍物的位置和高度的数值的表格的视图；

图4是图2的流程图；

图5(a)和5(b)是示出根据本发明实施例2的管嘴和障碍物之间关系的视图；

图6是示出本发明实施例2中距离板的高度数值的表格的视图；

图7是在元件安装装置中用于自动调节运送导轨之间宽度的自动宽度调节机构的示意性放大透视图；

图8是用于人工调节宽度的宽度调节机构的示意性放大透视图；

图9是示出本发明实施例3中的管嘴的运动轨迹的说明性视图；

图10是示出安装时的管嘴运动轨迹的说明性视图；

图11是元件安装区域的说明性视图；

图12是示出背景技术的透视图；和

图13是示出背景技术中的管嘴运动轨迹的透视图。

顺便提及，附图中的标记5、22表示管嘴；1、2、3表示管嘴运动装置；6表示管嘴提升装置；7、21表示元件供给单元；10、23表示元件照相机(障碍物的示例)；9、26表示运送导轨(障碍物的示例)；12、24表示管嘴台(障碍物的示例)；13、25表示参考标记(障碍物的示例)；14表示计算机单元(控制装置)；39表示编码器；40表示编码器传感器；41表示板标记；42表示原点传感器；以及43表示原点突出部。

具体实施方式

本发明的实施例将参照图1到11进行描述。

(实施例1)

图1到4示出根据本发明第一实施例的元件安装装置。图1中示出使用XY机器人安装元件的元件安装装置。使用由X轴电机1和Y轴电机2驱动的XY机器人3(管嘴运动装置)。联接到XY机器人3的安装头4设置成可在水平面按照期望移动。管嘴5和用于使管嘴5按照期望上/下运动的Z轴电机6(管嘴提升装置)联接到安装头4。电子元件容纳在元件供给单元7中。

对于用于固定电路板8的方法，可采用一对相对的运送导轨9等。电子元件安装操作的一个循环包括元件吸入操作、元件识别操作和元件安装操作。在元件吸入操作中，管嘴5运动到元件供给单元7的上方，而后下降以从元件供给单元7中拾取一电子元件。在元件识别操作中，管嘴5运动到元件照相机10的上方，以通过该元件照相机10给电子元件的姿态拍照。在元件安装操作中，管嘴5运动到电路板8的上方，而后下降以将电子元件安装在电路板8上。这种电子元件安装操作的循环重复执行，以安装多个电子元件。

用于给电路板8的位置拍照的板照相机11可设置在安装头4中。在安装头4装备有板照相机11的情况下，在元件安装之前检查电路板8的位置。备用的管嘴预先容纳在管嘴台12中。为了修正安装头4的位置，可设置能够被板照相机11拍照的参考标记13。X轴电机1、Y轴电机2和Z轴电机6连接到计算机单元14(控制装置)，以按照计算机单元14的指令进行操作。

由于有必要在安装头4的可移动范围内定位上述的元件照相机10、管嘴台12和参考标记13，因此上述的元件照相机10、管嘴台12和参考标记13通常设置在电路板8和元件供给单元7之间。由此形成了图1中所示的构造。存在一种可能性，即，当管嘴5已从元件供给单元7中拾取一元件并通过元件照相机10识别该元件后，管嘴5在到达电路板8上的元件安装位置上方之前会越过元件照相机10、管嘴台12、参考标记13和其中一个运送导轨9。

这些元件照相机10、管嘴台12、参考标记13和运送导轨9分别设置在所需的位置和所需的高度处，但是为了确保准确性不允许轻易移动。因此，在管嘴5的运动高度足够高以不妨碍这些障碍物(元件照相机、管嘴台、参考标记和运送导轨)中的每一个的情况下执行操作是必要的。计算机单元14以下面的方式控制这种操作。

图2示出从元件供给到元件安装的管嘴高度控制的示例。当管嘴22从元件供给单元21拾取电子元件时，管嘴22处于位置P1。管嘴22上升一次以将电子元件夹持在其下端，并提升电子元件，然后管嘴22运动到位置P2。而后，管嘴22运动到位置P3以调节元件照相机23在电子元件上的焦点。在电子元件拍照结束后，管嘴22上升到足够高以不妨碍管嘴台24(是障碍物)的位置P4，而后管嘴22水平运动到位置P5，在该位置P5，管嘴22已越过了管嘴台24。

而后，管嘴22下降到足够高以不妨碍标记25(是下一个障碍物)的位置P6，而后管嘴22水平运动到位置P7，在该位置P7，管嘴22已越过了标记25。而后，管嘴22下降到足够高以不妨碍运送导轨26(是下一个障碍物)的位置P8，而后管嘴22水平运动到位置P9，在该位置P9，管嘴22已越过了运送导轨26。而后，管嘴22下降到足够高以不妨碍已安装在电路板27上的电子元件28(是下一个障碍物)的位置P10，而后管嘴22水平运动到邻近位置P11，在该位置P11，管嘴22将在下一次安装元件。而后，为了安装电子元件，管嘴22下降到位置P12，在该位置P12，管嘴22完成了安装操作的一个循环。

计算机单元(控制装置)需要获得有关位于元件供给单元和电路板之间的障碍物的位置和高度的信息。其示例将参照图3(a)和3(b)进行描述。图3(a)是元件供给单元和电路板之间的障碍物的列表。在该障碍物列表中，有关障碍物的位置(Xmin、Ymin、Xmax、Ymax)和高度(H)的信息预先设定，按照一定顺序将识别码A到D分配给障碍物，该顺序是指管嘴夹持的元件被元件照相机拍照后，管嘴水平运动到电路板上方之前管嘴将通过障碍物的顺序。

在该示例中，元件照相机在Y轴正侧，而电路板在Y轴负侧。因此，识别码A到D以障碍物的位置Ymin的降序分配。也可考虑X方向。例如，当电路板上的安装位置如图3(b)中所示设定时，XY机器人在Y方向的运动行程比在X方向的运动行程长。因此，为了简化处理，仅考虑Y方向将是足够的，这是因为Y方向的运动需要更长的时间。相反，在X方向的行程更长的情况下，可以仅考虑X方向。

障碍物列表可由人寄存在计算机中，或者可根据板照相机等的自动测量而寄存。当该障碍物列表中仅寄存有运送导轨、管嘴台、元件照相机或参考标记时，可满足本发明第2、3、4或5方面的要求。

本发明的管嘴高度控制的控制算法的示例将根据图3所示的障碍物列表并参照图4进行描述。图4是由本发明第1到5方面中使用的计算机单元(控制装置)执行的流程图的示例，示出从元件拾取到元件安装的一个处理循环。

在步骤1中，使管嘴水平运动到元件供给单元上方以拾取元件。在步骤2中，拾取电子元件。可由通过管嘴的下端抽吸空气以使管嘴吸位并夹持电子元件的方法或者用带有机械卡盘的管嘴夹持电子元件的方法来拾取元件。在步骤3中，使管嘴水平运动到元件照相机的上方，以准备给电子元件拍照。

在步骤4中，使管嘴向下运动到元件照相机的焦点高度。在步骤5中，使用元件照相机给由管嘴夹持的电子元件拍照。对于给元件拍照的方法，可以采用管嘴和元件照相机相对运动时给元件拍照以缩短拍照时间的方法，以及在管嘴停止时给元件拍照的方法。特别是在多个管嘴布置成一行的安装头的情况下，前一方法是有效的。

在步骤6中，查询作为示例的图3(a)所示的障碍物列表，以找到位于管嘴当前位置和电路板位置之间最高的一个障碍物。在图3(a)的情况下，识别码B的管嘴台是最高的。顺便提及，在该查询中，管嘴运动路径以外的障碍物可排除在查询之外。为了简化处理，可查询所有的障碍物。在步骤7中，管嘴向上运动到一高度，该高度等于一高度(障碍物的最大高度)和α(α表示为了避免干扰而增加的裕量(margin))的和。

在步骤8中，管嘴开始向电路板水平运动。在步骤9中，判断管嘴是否已越过障碍物A，同时监测管嘴的X和Y坐标的位置。当断定管嘴已越过障碍物A时，处理程序前进到下一步。管嘴的X和Y坐标可用如下方式获得。例如，当电机是伺服电机时，管嘴的X和Y坐标可从联接到电机的编码器读取。当电机是步进电机时，管嘴的X和Y坐标可通过计数给到电机的脉冲而获得。在步骤10中，将管嘴的当前高度与管嘴将要越过的障碍物的高度(障碍物B到D的最大高度)和α的和进行比较。这里，仅当管嘴更高时，处理程序跳转到步骤11，步骤11中，管嘴向下运动到等于(障碍物B到D的最大高度)和α的和的高度。

顺便提及，当障碍物A脱离管嘴的运动路径时，步骤9到11不必执行。为了简化处理，不论障碍物A是否脱离管嘴的运动路径都可执行步骤9到11。在步骤12中，判断管嘴是否已越过障碍物B，同时监测管嘴的X和Y坐标的位置。当断定管嘴已越过障碍物B时，处理程序前进到下一步。

在步骤13中，将管嘴的当前高度与管嘴将要越过的障碍物的高度(障碍物C到D的最大高度)和α的和进行比较。这里，仅当管嘴更高时，处理程序跳转到步骤14，在步骤14中，管嘴向下运动到等于(障碍物C到D的最大高度)和α的和的高度。

在步骤15中，判断管嘴是否已越过障碍物C，同时监测管嘴的X和Y坐标的位置。当断定管嘴已越过障碍物C时，处理程序前进到下一步。

在步骤16中，将管嘴的当前高度与管嘴将要越过的障碍物的高度(障碍物D的最大高度)和α的和进行比较。这里，仅当管嘴更高时，处理程序跳转到步骤17，在步骤17中，管嘴向下运动到等于(障碍物D的最大高度)和α的和的高度。

在步骤18中，判断管嘴是否已越过障碍物D，同时监测管嘴的X和Y坐标的位置。当断定管嘴已越过障碍物D时，处理程序前进到步骤19，在步骤19中，管嘴向下运动到等于(电路板的最大高度)和α的和的高度。这里，对于电路板的最大高度，为了简化处理，可预先存储并使用已安装在电路板上的元件的最大高度或者可使用一预定值。

在步骤20中，程序等待直到完成管嘴向电路板的水平运动。在步骤21中，将元件安装在电路板上。对于安装元件的方法，可以采用一种通过管嘴的下端释放空气抽吸的方法，或者一种打开机械卡盘(当管嘴包括机械卡盘时)的方法。以上述方式，元件安装操作的一个循环结束。

(实施例2)

图5(a)和5(b)示出根据本发明第二实施例的元件安装方法。如图5(a)中所示，假设较大高度的障碍物33位于元件照相机31和电路板32上的安装位置之间。在该情况下，当X轴电机和Y轴电机同时旋转时，管嘴沿着箭头A的路径通过，从而越过障碍物33。另一方面，当管嘴沿着箭头B的路径通过时，管嘴并未越过障碍物33。因此，管嘴可在管嘴高度不变的条件下水平运动。

图5(b)示出一种控制管嘴路径的方法的示例。首先，X轴电机开始旋转。在时刻T1，当管嘴的X坐标进入障碍物范围之外的位置X1时，Y轴电机开始旋转。而后，如果当Y轴电机已到达其目标位置的时刻T2时X轴未到达其目标位置，则Y轴起始的延时将在X轴的运动时间范围内。这样就不存在损失了。

在建立这种路径的情况下，管嘴不在通常的路径A中运动，而是在管嘴可避开障碍物的路径B中运动。虽然作为示例图5(b)示出改变启动电机的时刻的情况，但是可以改变电机的速率或加速度，或者可以采用基于这些方法的组合的路径。当躲避障碍物增加了时间损失时，可通过如图2中所示的方法控制管嘴高度而避开障碍物。

图6示出有关安装在电路板41上的元件的高度的数据，数据根据电路板41的每个区域存储在计算机单元(控制装置)中。每当任一电子元件安装在电路板上时，都实时更新这些数据。这里，假设下一次安装的位置是区域E。在该情况下，当管嘴在箭头C的路径中运动时，有必要使管嘴以足够高的高度水平运动，以使管嘴越过具有10mm高度的元件。当管嘴在箭头D的路径中运动时，可使管嘴以足够高的高度水平运动，以使管嘴越过具有3mm高度的元件。因此，管嘴水平运动时的高度可降低7mm。这样，管嘴在元件安装时的提升行程可减少7mm，从而可缩短提升管嘴的时间并提高生产效率。顺便提及，对于控制管嘴运动路径的方法，可以采用与图5(b)中描述的方法相同的方法。

(实施例3)

下面将描述本发明的第三实施例。

图7示出在元件安装装置中用于自动调节运送导轨之间宽度的自动宽度调节机构的示意性放大透视图。

下面将描述自动宽度调节机构的各部分。可调节导轨宽度的驱动电机34是伺服电机。可调节导轨宽度的驱动电机34在上述的计算机单元14的控制下由供电电源驱动而旋转，以通过齿带滑轮(toothed belt pulley)35和齿轮皮带36驱动丝杠37。因此，当可调节导轨宽度的驱动电机34向前/向后旋转时，可移动的运送导轨9b可通过齿带滑轮35、齿轮皮带36、丝杠37和丝杆螺母38在垂直于导轨的右-左方向向前/向后运动，如图7中的箭头F所示。

编码器39随着可调节导轨宽度的驱动电机34的旋转而旋转。编码器40设置在从编码器39的相对侧夹在编码器39外围部分的位置。编码器40形成为“U”形。编码器40包括由光发射装置构成的光发射部分和由光电晶体管构成的光接收部分。根据计算机单元14的控制而驱动编码器40。驱动时，上述光接收部分在接收来自光发射部分照射的特定波长的光时被关闭，当光被阻挡时，光接收部分被开启。因此，光接收部分根据编码器39的旋转而重复光接收(关)状态和光阻挡(开)状态。编码器40根据光接收部分的开/关状态检测旋转中的编码器39的狭缝，并将检测到的狭缝的数量输出到计算机单元14作为编码器脉冲数(一个脉冲由编码器狭缝检测信号的开和关产生。以下同理)。计算机单元14根据该脉冲数识别可调节导轨宽度的驱动电机34的旋转角度，从而控制并驱动可调节导轨宽度的驱动电机34的旋转。

原点传感器42也形成为“U”形。原点传感器42也包括由光发射装置构成的光发射部分和由光电晶体管构成的光接收部分。根据计算机单元14的控制而驱动原点传感器42。原点突出部43与可移动的导轨9b一起运动，并进入上述原点传感器42的“U”形空间。原点突出部43在一些情况下停止在该空间中，在另一些情况下通过该空间。当通过该空间时，原点突出部43阻挡从光发射部分发出的光。当发出的光被阻挡时，原点传感器42被开启，以通知计算机单元14检测到原点突出部43，即，可移动的导轨9b到达原点。

顺便提及，可移动的导轨9b上的宽度调节完成之后，将板8放在传送带44上并用传送带驱动电机45从图7中的箭头G所示的左上向右下传送。当然板8可从图7中的右下向左上传送，这相对于图7中所示的宽度调节机构部分的构造。因此，运送导轨9b的位置由运送导轨位置检测装置进行检测，运送导轨位置检测装置由编码器39、编码器传感器40、原点传感器42和原点突出部43构成。

该自动宽度调节机构根据记录在NC程序中的板尺寸数据(元件的安装位置、提供的元件信息、板信息等)而工作，从而使可移动的导轨9b形成期望的导轨宽度。

上述自动宽度调节机构可人工改变导轨宽度。图8示出人工调节宽度的宽度调节机构的示意性放大透视图。

在该宽度调节机构中，不是可调节导轨宽度的驱动电机34被驱动，而是齿带滑轮35由手柄46的旋转而驱动，使得可移动的导轨9b可通过齿轮皮带36、丝杠37和丝杆螺母38在垂直于导轨的左-右方向向前/向后运动，如图8中的箭头F所示。同样在该构造中，运送导轨9b的位置可由运送导轨位置检测装置进行检测，运送导轨位置检测装置由编码器39、编码器传感器40、原点传感器42和原点突出部43构成。

接下来，将描述使用上述自动宽度调节机构或上述人工宽度调节机构来安装元件的过程。

图9是使管嘴在板上方的元件安装区域内运动的方法的说明性视图。顺便提及，与上述图1中的元件安装装置中所共有的部件标记一致，并将省略重复的描述。

如图9中所示，用作控制装置的计算机单元14(参见图1)控制并驱动管嘴运动装置，以使管嘴5沿着图9中的箭头L1以高度H2运动，此时，如上所述，由管嘴5夹持的电子元件28在一对运送导轨9a和9b外部的位置21处不妨碍任何障碍物。当管嘴5越过运送导轨9a和9b(在位置P22)并到达元件安装区域Wa中的位置P23时，计算机单元14控制并驱动管嘴提升装置，以使管嘴5向下运动到接近板8的元件安装区域运动高度H1(图9中的箭头L2)。因此，管嘴5在到达元件安装区域Wa之前开始下降，同时避免妨碍任何障碍物。这样，当管嘴5已到达元件安装区域Wa时，管嘴5达到元件安装区域运动高度H1。对于开始下降的时刻，例如，管嘴5可在管嘴5刚进入运送导轨9a和9b上方的地方，或者在该地方附近、管嘴5不妨碍运送导轨9a和9b的位置开始下降。

计算机单元14控制管嘴运动装置，以使夹持着元件28的管嘴5以元件安装区域运动高度H1沿着图9中的箭头L3运动，并运动到板8上的元件安装位置P24。而后，元件28从元件安装区域运动高度H1安装到元件安装位置P25。

这里，当管嘴5将要从元件安装区域运动高度H1向下运动以将元件28安装到板8上时，计算机单元14同时控制并驱动管嘴提升装置和管嘴运动装置，以使管嘴5以弧形运动轨迹下降(图9中的箭头L4)。当元件28的安装完成时，管嘴5以与下降时的情况相同的方式，以弧形运动轨迹向上运动。

即，如图10所示，计算机单元14从元件安装位置前面的位置P24同时控制并驱动管嘴运动装置和管嘴提升装置，从而不仅执行水平运动操作还执行下降操作，以使管嘴5以弧形轨迹向下运动(图10中的箭头L4)。当元件已安装在板上的位置P25之后，计算机单元14同时控制管嘴运动装置和管嘴提升装置，以使管嘴5以弧形轨迹向上运动(图10中的箭头L5)。控制管嘴5，使其在预定位置P26再次到达元件安装区域运动高度H1。顺便提及，当管嘴5可能妨碍已安装的元件时，不能采用上述的使用弧形轨迹的操作。因此，在管嘴5可能妨碍已安装的元件的区域中，管嘴5就从元件安装位置上方向下运动。

顺便提及，上述的元件安装区域运动高度H1是指，当管嘴5在元件安装区域内运动时，使管嘴5足够高以不妨碍任何障碍物(例如，任何其它元件)的最小高度。例如，比板表面高5mm的高度可作为元件安装区域运动高度H1。期望的是，该高度设定要低，但要足够高以不妨碍任何其它元件。优选地，该高度设定在从比最大元件高度高1mm到比板表面高10mm的高度范围内。更优选地，该高度设定在比板表面高3mm到7mm的高度范围内。

如图11所示，相对于设置在板8的端部侧面上的一对板标记41a和41b的内部区域可用作元件安装区域。若两个板标记41a和41b设置在如图11所示的元件安装区域的对角线上，则足够。顺便提及，可识别板标记，从而可根据识别出的板标记和预定条件来计算元件安装区域，或者可以使用除了板标记以外的任何其它指示器来设定元件安装区域。此外，可根据待运送的板的宽度移动的运送导轨和用于检测运送导轨位置的位置检测装置可设置成，使元件安装区域可由位置检测装置检测到的运送导轨的位置信息来计算。

为了设定元件安装区域，设定条件中包括以下几点。

1)固定的运送导轨侧和可移动的运送导轨侧之间的间隔根据目标板的尺寸进行调节，以不小于50mm。由于该间隔的内部区域中没有运送导轨，因此元件安装区域设定在这些运送导轨之间。

2)在计算机单元14已确认当由管嘴夹持的元件视觉上(算术上)旋转360°时该元件不妨碍任何运送导轨之后，设定元件安装区域。

基于上述描述，作为计算元件安装区域的优选方式，可以采用下面的方法。即，

·通过识别板标记(在开始安装之前必须不断识别板标记以计算板位置)来计算元件安装区域的方法。

·当运送导轨是自动宽度调节系统时，由运送导轨的位置信息来计算元件安装区域的方法。

顺便提及，可从上述的NC程序获得板的尺寸，从而可以从该信息计算元件安装区域。定义在NC程序中的板是否供给并不确定。因此，优选地采用更为可靠的方法，该方法中，元件安装区域根据识别到的板标记来计算，或者由运送导轨的位置信息来计算。

如上所述，在元件安装区域中，管嘴5以元件安装区域运动高度H1运动，元件28由从元件安装区域运动高度H1运动下来的管嘴5来安装。因此，可以缩短管嘴5的提升行程。从而，可以缩短安装所需的时间，使生产效率得以提高。

此外，安装时管嘴5的下降操作以弧形轨迹执行，从而可以缩短管嘴5的大部分运动路径长度，并可提高安装速度。因此，可提高生产效率。

虽然已结合具体实施例详细描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来讲，在不偏离本发明的精神和范围的条件下可做各种改变或修改是显然的。

本申请基于2003年4月22日提交的日本专利申请No.2003-116868和2003年8月27日提交的日本专利申请No.2003-303065，这里将其内容引作参考。

工业适用性

根据本发明，可以缩短元件安装装置中管嘴安装元件时的提升行程，从而可节省提升管嘴所需的时间。因此可提供一种生产效率比根据背景技术的生产效率高的元件安装装置和元件安装方法。此外，管嘴可以弧形轨迹运动并提升，从而可更大程度地缩短提升管嘴所需的时间。因此可提供一种生产效率比根据背景技术的生产效率高的元件安装装置和元件安装方法。

Claims (2)

1.一种元件安装装置，包括：

用于将元件夹持在其下端的管嘴，所述元件由元件供给单元供给；

用于使所述管嘴上/下运动的管嘴提升装置；

用于使所述管嘴水平运动的管嘴运动装置；

比所述元件从所述元件供给单元中拾取的高度或所述元件将要安装在由运送导轨运送的板上的高度更高的障碍物；和

控制装置，其用于控制所述管嘴提升装置和所述管嘴运动装置，从而将由所述管嘴运动装置运动的所述元件安装在所述板上；

其中所述控制装置存储设置在所述元件供给单元和所述板之间的多个所述障碍物的位置和高度；并且当已在从所述元件供给单元中拾取所述元件的位置拾取到所述元件的所述管嘴将要运动到在所述板上安装所述元件的位置时，所述控制装置将所述管嘴定位在足够高的高度以不妨碍所述障碍物中的第一个，并而后当所述管嘴已越过所述第一个障碍物的同时，使所述管嘴运动到足够高的高度以不妨碍所述障碍物中的下一个。

2.根据权利要求1的元件安装装置，其中：所述障碍物包括以下的至少一个：用于从所述管嘴下方给所述元件拍照的元件照相机、用于运送所述板的所述运送导轨中的一个、用于存储备用管嘴的管嘴台以及设置在所述元件供给单元和所述板之间并用于进行位置修正的参考标记。

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