CN101053294B - 贴装机和板定位方法 - Google Patents

Abstract

包括至少两个装配级109和110的贴装机，在所述至少两个装配级上，元件被装配到从板120的输送方向的上游侧输送的板上，然后将板输送到下游侧，并且贴装机包括第一制动单元135和第二制动单元136，所述第一述制动单元用来使板停止不动从而使下游侧的板边缘位于第一固定位置，该位置在第一装配区域A的下游侧，而第一装配区域A是其中元件能够被装配到上游侧的第一装配级109上的可装配区域，所述第二制动单元用来使板停止不动从而使上游侧的板边缘位于第二固定位置，该位置在第二装配区域A的上游侧，第二装配区域A是其中元件能够被装配到第二装配级110上的可装配区域。

Description

贴装机和板定位方法

技术领域

本发明涉及用于将元件装配到板上的贴装机(mounter)。特别地，本发明涉及包括板输送线上的多个元件装配级的贴装机。

背景技术

传统地，已经有一种包括多个装配级的贴装机，用于将元件装配到从上游载入的板上，以及在下游载出已装配元件的板，从而提高空间节省和生产率。

例如，在贴装机装备有两个装配级的情况下，元件在板上的装配点被均匀地分成了两部分并且这两部分被分配给该两个装配级，从而使得装配所需要的时间平坦。此外，这个配置在组装线操作上实现了空间节省，并且可以同时执行将元件装配到两个板上。因此，在装配板生产时可以提高每面积的生产量和生产效率。

图1A和图1B是示出在上述的传统的贴装机上的板输送台的结构格局的平面图。

如图1A所示，其中元件能被装配到板20上的装配区域A(阴影区域)是基于各个装配级9和10上的装配头的可移动范围而固定的。另外，板制动器35和36被置于在下游侧的每一个装配区域A的端部，从而被载入装配级的板能够被刚好置于装配区域A内。

被载入的板20与板制动器35和36接触，从而可以确定板的位置。因此，使用板制动器35和36的位置作为参考位置，将元件装配到在装配级9和10上的板上。

然而，如图1B所示，超出装配区域A的长板20不能被传统的贴装机支持。

关于这个的原因是用于将元件装配到板上的参考位置被确定在长板与板制动器35和36相接触的地方，因此，两个板上的相同部分用完(run out of)在各个级的板20上的装配区域A。实际上，存在一些区域，在这些区域里，元件不能被装配到所述级上的板上。

有鉴于此，根据在图2中示出的参考1的发明，板制动器36被制成可移动的，并且确定板位置，以便使在处于上游装配级上的装配区域A外的区域置于下游装配级上的装配区域A的范围内。因此，可以支持将元件装配到长板20上。

日本特许公开专利No.2003-188599。

发明内容

近年来，在电子元件装配方面要求在微米量级的装配准确性。然而，作为板参考位置的板制动器是可移动的，从而位置的准确性可能会降低。为了避免降低定位准确性，需要被附加的复杂和坚固的单元配备到贴装机上。这样，此种贴装机倾向于在尺寸方面增大，这个事实导致更高的成本。因而，不能满足减小单元的尺寸和提高工业上的生产率的要求。

此外，每次板的类型改变时，都必须移动板制动器的位置，并且因此这种调整需要大量的时间，并且这个事实导致不期望的更高的装配板的生产成本。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种空间节省的贴装机，它能够将元件容易和可靠地装配到长板的整个区域上，所述长板用完包括多个装配级的贴装机的装配区域。

为了实现上述的目的，本发明的贴装机的特征在于，它包括至少两个装配级，在所述至少两个装配级上，元件被装配到从板的输送方向的上游侧输送的板上，然后将板输送到下游侧；第一制动单元，用于停止输送板从而使下游侧的板边缘置于邻近下游侧的第一装配区域的端部的第一固定位置；第一装配区域，其是其中元件能够被装配到上游侧的第一装配级上的装配范围；和第二制动单元，用于停止输送板从而使上游侧的板边缘置于邻近上游侧的第二装配区域的端部的第二固定位置；第二装配区域，其是其中元件能够被装配到下游侧的第二装配级上的装配范围。

为了实现上述的目的，本发明的贴装机的板定位方法的特征在于，所述方法包括了至少两个装配级，在所述至少两个装配级上，元件被装配到从板的输送方向的上游侧输送的板上，然后将板输送到下游侧；第一制动步骤，用于停止输送所述板从而使所述下游侧的板边缘置于邻近所述下游侧的第一装配区域的端部的第一固定位置；第一贴装区域是其中元件能够被装配到上游侧的第一装配级上的装配范围；和第二制动步骤，用于停止输送板从而使所述上游侧的板边缘置于邻近所述上游侧的第二装配区域的端部的第二固定位置；第二装配区域是其中元件能够被装配到下游侧的第二装配级上的装配范围。

根据上述结构，在不需要每次依据板的尺寸改变单元结构的情况下，可以将元件装配到用光两个装配级上的所有装配区域的长板上。然而，因为这种结构在上游和下游方向是对称的，所以相同的效果在输送方向被反向的情况下也能实现。因此，即使在贴装机的安装布局是不同的情况下，不改变单元结构也可期望灵活的响应。

应该注意的是，上述的目的不仅可以利用上述的方法来实现，而且可以利用包括上述特征的步骤作为单元并且执行板定位的板定位单元来实现。此外，利用使计算机执行上述特征步骤的程序也能实现目的。

注意，明显的是，这种程序能够利用例如CD-ROM之类的记录介质和以太网之类的通信网络来分发。

根据本发明，可以在不改变单元结构的情况下，执行将元件装配到用完装配级上的装配区域的整个板上

此外，本发明能够实现对贴装机的安装布局变化的灵活响应。

关于本申请的技术背景的更多信息

2005年2月25日提交的包括说明书，附图和权利要求书的日本专利申请No.2005-51981的公开内容在此全文引入作为参考。

附图说明

通过下面结合例示本发明的特定的实施例的附图进行的描述，本发明的这些和另外的目的，优点和特征将变得明显。在附图中：

图1A和图1B是示出传统的贴装机的输送单元的未知点(problematic point)的平面图；

图2是示出与在参考中示出的发明对应的输送单元的平面图；

图3是本发明的实施例的贴装机的结构的外部部分透视图；

图4是详细地示出贴装机内的装配级的主要元件的透视图；

图5是详细地示出本实施例的输送单元的平面图；

图6是示出与装配级对应的板位置控制单元的功能结构的方框图；

图7是示出与上游侧的装配级对应的板位置控制单元的处理操作的流程图；

图8是示出与下游侧的装配级对应的板位置控制单元的处理操作的流程图；

图9是顺序地示出板的流动和板传感器的运动的侧面图；

图10是示出装配点的坐标的参考位置和各个装配级的参考位置的平面图；

图11A和图11B是示出与装配点的参考坐标和装配级上的参考位置对应的处理操作的流程图；图11A是下游侧的装配级的流程图，图11B是示出上游侧的装配级的流程图；

图12是示出置于运载板上的板的平面图；

图13是示出在电子元件被装配在置于运载板上的板上的情况下NC数据创建的操作的流程图；和

图14是示出具有沿两行平行排列的输送单元的装配级的外部透视图。

具体实施方式

接下来，本发明的实施例将会参照附图进行描述。

(第一实施例)

图3是本发明的实施例的贴装机100的结构的外部部分透视图。

贴装机100将电子元件装配到被顺序地输送到下游(按照箭头D的方向)的每个板120上。贴装机100包括沿板120的输送方向(X轴方向)排列的两个装配级109和110。装配级109和110分别包括输送单元111和112，装配头113和114，横梁115和116，和横梁轨道117和118。

图4是详细示出贴装机100中的装配级109和110的主要组件的透视图。

在下文中，将会描述装配级109的组件。装配级110的组件和装配级109相同，并且输送单元111将会稍后描述。

横梁轨道117由高硬度的材料制造，其从贴装机100的前侧到其后侧跨过贴装机100，固定到贴装机110上。在横梁轨道117中，放置由交流伺服电动机M驱动的滚珠丝杆(ballscrew)(在附图中没有例示)，并且这个滚珠丝杆由交流伺服电动机M转动，从而驱动置于横梁轨道117上的横梁115。

置于横梁轨道117上的横梁115沿板120的输送方向(X轴方向)延伸，并且横梁115沿与横梁轨道117平行的方向(Y轴方向)是可移动的。此外，在横梁115中，放置直列式马达(在附图中没有例示)从而驱动装配头113，这个装配头是悬挂的并且沿着横梁115在X轴方向上固定在横梁115上。

固定在横梁115上的装配头113是能持有电子元件并且将其装配在板上的单元，同时还能沿着横梁115(X轴方向)移动。因此，将电子元件装配到板上的装配区域是基于装配头113沿着横梁115方向可移动的范围而确定的。

此外，装配头113利用真空吸力来持有电子元件，并且具有多个持有吸嘴123(多装配头)。持有吸嘴123能利用真空吸力持有多个电子元件，并且输送电子元件从而将其装配到板120上。

贴装机100还包括分别与装配级109和110对应的元件供应单元121和122。

元件供应单元121持有多种电子元件，并且根据要求将电子元件供应给装配级109。元件供应单元121具有缠绕有元件带的卷轴124，以持有相同种类的元件，还具有连续供应被元件带持有的电子元件的带馈送器125。多个卷轴124和带馈送器125在X轴方向上排列并且可以从贴装机100拆卸。

接下来，将参照图4来解释元件装配过程。

装配头113在元件供应单元121上方移动；持有吸嘴123被降低以使得吸起并持有所供应的电子元件；然后持有吸嘴123被升起。装配头113具有多个持有吸嘴123，而且各个持有吸嘴123都吸起并持有电子元件。

接下来，横梁115和贴装头113移动，从而将电子元件输送到板上的装配点上。装配点是其中装配相应的电子元件的位置，该位置的坐标在利用固定参考位置作为原点位置后用二维坐标来示出，即X坐标和Y坐标。

最后，持有吸嘴123被降低，从而将电子元件装配到板上。

重复上述的装配过程，将所有必要的电子元件装配到板上。

图5是详细地示出本发明实施例的输送单元111和112的平面图。

输送单元111和112分别具有带式传送器133和134，它们能在平行对准的双轨道131和132之间输送板。带式传送器133和134是由马达驱动的，从而两个边缘都被置于带式传送器133和134上的板120能够被输送。在输送板120时，面向输送方向的板的两个边缘由轨道来导引，从而控制板120的输送方向。应该注意的是，输送单元111和112的操作是由稍后将描述的输送控制单元(第一输送控制单元和第二输送控制单元)控制的。

用作第一制动单元的板传感器135和用作第二制动单元的板传感器136分别在位于上游侧的输送单元111的下游侧和位于下游侧的输送单元112的上游侧可得到。

在板传感器135和136分别与被输送单元111和112输送的板120的边缘接触时，板传感器135和136用作制动器来停止输送所述板120，并且板传送器135和136检测到板120与传感器135和136接触并且发送出指示接触的信号。另外，板传感器135和136都是可展开和可收回的。因此，有可能的是，依据传感器是展开或者收回来选择是否允许输送所述板120。

注意，图5中的阴影区域是电子元件被装配到板上的装配区域。

图6是示出与装配级109和110对应的板位置控制单元200的功能结构的方框图。

板位置控制单元200控制对各个装配级109和110进行板的输送和定位，并且具有第一制动单元201和第二制动单元202。

第一制动单元201是主要控制装配级109上的输送单元111以及输送和定位板120的处理单元。第一制动单元201具有第一传感器信号获取/控制单元203，载入传感器信号获取单元205和第一输送控制单元207。

第一传感器信号获取/控制单元203是控制展开/收回第一板传感器135，以及接收用于指示板120与第一板传感器135接触的信号的处理单元。

载入传感器信号获取单元205是获取从载入传感器141发送的信号的处理单元。

第一输送控制单元207是分析控制条件和第一板传感器135的信号以及来自载入传感器141的信号，从而利用马达M来控制在输送单元111上输送所述板120，以及基于从第一板传感器135发送的、用于指示板120与第一板传感器135相接触的信号而停止输送板120的处理单元。

这里，载入传感器141被置于装配级109的上游侧和传送器的外部，并且能够检测到板120被载入到输送单元111中。载入传感器141也能够检测板120是否存在于刚好位于载入传感器141下方的输送单元111上，以及发送信号。

第二制动单元202是主要控制装配级110的输送单元112以及输送及定位板120的处理单元。第二制动单元具有第二传感器信号获取/控制单元204，载出传感器信号获取单元206和第二输送控制单元208。

第二传感器信号获取/控制单元204是其功能相当于第一传感器信号获取/控制单元203的处理单元。

载出传感器信号获取单元206是获取从载出传感器142发送的信号的处理单元。

第二输送控制单元208是分析控制条件和第二板传感器136的信号以及来自载出传感器142的信号，从而利用马达来控制在输送单元112上输送板120，以及基于从第二板传感器136发送的、用于指示板120与第二板传感器136接触的信号而停止输送所述板120的处理单元。特别地，第二传送控制单元208能够反转输送单元112的电动机M以使得以与通常方向相反的方向来输送所述板120。

这里，载出传感器142是被置于装配级110的下游侧和传送器的外部的传感器，它能够检测到板120的载出。载出传感器142也能够检测到板120是否存在于刚好位于载出传感器142下方的输送单元112上，并且发送信号。

应该注意的是，板传感器135和136能够用作制动器来停止输送所述板120，以及用作接触传感器。然而，制动器和传感器可以是分离的。

另外，接触传感器能够利用其它的传感器来替换，例如接近传感器，光传感器等等，只要该传感器能检测到板120的位置。

另外，板120不仅可以利用传送器来输送，也可以利用其它的方法来输送。例如，可以通过滑动板的下表面来输送所述板。

另外，板制动器不限于前述制动器。制动器能够利用其它能够使相互面对的板边缘停止不动的方法来替换。例如，板120可以在一个由持有板120的任一侧的夹盘预先确定的位置处停止不动。

接下来，参照图7到图9来描述板120的定位方法。

图7是示出输送单元111等的处理操作的流程图。

图8是示出输送单元112等的处理操作的流程图。

图9是示出板120的流动和板135和136的运动的侧视图。

首先，参照图7和图9来描述输送单元111的操作。

最初，将板120载入到贴装机100中(S501)(图9(a))。

板120被载入；载入传感器141检测到该载入；载入传感器信号获取单元205获取指示载入的信号；第一传感器信号获取/控制单元203在获取到信号后(S502)(图9(b))展开第一板传感器135。第一输送控制单元207利用马达M驱动带式传送器133(S503)直到下游侧的板边缘与第一板传感器135接触(S504：是)(图9(c))。这里，在第一传感器信号获取/控制单元203获取指示板120与第一板传感器135相接触的信号的情况下，第一输送控制单元207立即使带式传送器133停止不动，从而确定板120的位置(S509)。

接下来，在板传感器136等确认板120不在下游侧时，第一板传感器135被收回(S506)；带式传送器133被再次驱动(S507)(图9(d))；板120被载出；然后载入另一个板120。前述的操作顺序(S5071到S507)被反复进行直到达到所需的板的数量(S508)。

接下来，参照图8和图9来描述输送单元112等的操作。

首先，从输送单元111(S601)(图9(e))载入板120。

板120被载入，基于第二输送控制单元208的控制来驱动带式传送器134，从而输送所述板120(S602)(图9(e))；板120被输送经过载出传感器142；板120被输送预先确定的长度直到其中上游侧的板边缘不在第二板传感器136下方的位置(S603：是)；第二传感器信号获取/控制单元展开第二板传感器136(S604)。几乎是同时，第二输送控制单元208通过反转马达(S605)来反转带式传送器134(图9(f))。

第二输送控制单元208利用马达M以相反方向驱动带式传送器134，直到上游侧的板边缘与第二板传感器136相接触(S606：是)(S605)(图9(g))。这里，在当第二传感器信号获取/控制单元204获取指示板120与第二板传感器136相接触的信号的情况下，第二输送控制单元208立即使带式传送器134停止不动，从而确定板120的位置(S607)。

当输送单元112正执行前述操作(S601到S607)时，在上游侧的输送单元111执行操作S501到S509。实际上，其位置被确定的两个板120分别布置在输送单元111和112中。

如图10所示，前述的配置和方法能够在不移动被用作板的参考位置的板传感器的情况下，使非装配区域B，即元件不能被装配的区域，置于在装配级110上的装配区域A范围内的装配级109上的板120的上游侧，从而电子元件能被装配到板120的整个区域上。

此外，输送单元和板传感器被对称地置于上游侧和下游侧，从而即使输送方向在贴装机的安装布局改变时也改变的情形(在板120被从图9中的右边输送到左边时的情形)下，也没有必要改变贴装机的结构。

应该注意的是，在本实施例中，在载出传感器142载处于下游侧的板120的位置检测到板120时，板120就输送到相反的方向。然而，本发明不仅限制于此。例如，可以在第二板传感器136检测到板通过后将其输送到相反的方向。

另外，在根据传送器的马达的旋转量检测到板通过后，可以将板输送到相反的方向。

在这种情况下，有可能的是，在小尺寸的板120被输送到载出传感器142的位置后跳过反向输送。

这里，在两个板120被分别放置在确定的位置的情况下，电子元件被装配到板120上。在这种情况下，有必要使a)作为装配点260(NC坐标)的坐标的参考位置的程序原点251及252与b)作为如图10中所示的装配级109和110的参考位置的参考位置(机器原点)相匹配。实际上，在NC程序是基于其中程序原点作为参考位置的坐标系统创建的情况下有必要在元件的贴装期间转换为以机器原点作为装配点的参考位置的坐标系统。

在本实施例中，定义装配点260的坐标的原点在上游侧的较低的角落(左下角)。

图11A和图11B是示出将具有程序原点的坐标系统转换成具有机器原点的坐标系统的流程图。

如图11A所示，关于在装配机100的下游侧的装配级110，第二板传感器136的位置数据(机器原点)被获取(S901)；程序原点的位置数据被获取(S902)；在机器原点和程序原点间的偏移量是基于两个位置数据计算的；然后NC程序的坐标数据被转换成将机器原点用作参考位置的坐标系统(S903)。装配操作是基于将前述的转换后的机器原点用作参考位置的坐标系统的装配点260的坐标而执行的。

应该注意的是，绝对坐标系统定义机器原点的坐标位置，并且程序原点预先被定义，前述的机器原点和程序原点是基于绝对坐标系统获得的。

注意，将机器原点用作参考位置时相对程序原点的偏移量可以预先设置。

关于在图11B中所示的在上游侧的装配级109，第一传感器135的位置数据(机器原点)被获取(S904)；程序原点的位置数据被获取(S905)；板的长度数据是基于预先设置的板尺寸数据获取的(S906)；板的长度是从第一板传感器135的位置数据推导出的(S907)；在从结果中获取的机器原点和程序原点之间的偏移量被计算出；NC程序的坐标数据被转换成具有机器原点的坐标系统数据(S908)。最后根据在将转换后的机器原点用作参考位置的坐标系统中的装配点260的坐标，执行装配操作。

相应地，在NC数据的创建期间，基于在两个装配级上以相同的程序原点作为参考位置的坐标系统，可以创建NC数据，从而可以在没有考虑装配级的区别时创建NC数据。

此外，关于在NC数据创建以后对各个装配级的操作分配，装配级操作能够在考虑负载条件的情况下被分配，从而可以改善装配的生产量。

特别地，在同样的板120以如图12所示的矩阵态置于运载板220上的情况下，并且将同一种类的电子元件装配到各个板120上的装配操作被执行时，前述的实施例是最恰当的。

实际上，在长运载板120的情况下，能置于运载板220上的板120的数目会增加，从而可以改善操作的效率以及提高生产率。此外，如图13所示，创建板120的装配点的NC坐标(S1001)，从而能够根据以矩阵态排列的板120的列和行之间的间距容易地扩展NC坐标(S1002)。另外，没有必要像传统的贴装机那样将电子元件分配为均匀地定位在各个装配级上，但是每个电子元件的装配位置能够被分配到在板基的上游侧和下游侧，从而简便地使板的数目相同或者近似相同(S1003)。此外，装配顺序对每个板可以是相同的，而且没有必要确定每个板的装配顺序(S1004)，从而容易地实现装配操作。

此外，在用来输送板的输送单元111和112如图14所示的以两行排列的情况下，电子元件能够被装配在输送线上，从而可以提高生产率。实际上，输送线能够被添加到贴装机里，从而可以减小贴装机的尺寸，并且能够提高每面积上的生产率。

此外，在上述实施例中的板传感器从板的上方向下展开，并且载入传感器/载出传感器被放置在板的上方。然而，本发明不限制于这个结构，并且传感器能够以任意的方向被放置在任意的位置，只要这种能力能实现。例如，板传感器能够被放置在板的下方以便于向上展开。载入传感器/载出传感器可以被放置在板的下方，以便于检测到在较上的方向上的板。

虽然只有一个本发明的典型的实施例已经在上面被具体地描述，但是本领域技术人员将会容易地意识到，在没有本质地脱离本发明的新颖性教导和优点下，可以对这个典型的实施例进行各种修改。因此，所有这样的修改意在包括在本发明的范围内。

工业适用性

本发明适用于包括多个装配级的贴装机。

Claims (2)

1.一种用于包括至少两个装配级的贴装机的元件装配方法，在所述至少两个装配级上，元件被装配到从板的输送方向的上游侧输送的板上，然后将所述板输送到下游侧，所述方法包括：

制动步骤，用于分别在所述上游侧的第一装配级和所述下游侧的第二装配级上使相互面对的板边缘停止不动；

获取第一原点的位置数据，作为装配点坐标的基准的步骤；

获取第二原点的位置数据，作为所述第一装配级的制动单元的位置的步骤；

获取第三原点的位置数据，作为所述第二装配级的制动单元的位置的步骤；

将所述装配点的坐标转换成以所述第二原点为基准的坐标的步骤；

根据转换后的坐标在所述第一装配级上将元件装配到被制动的板上的步骤；

将所述装配点的坐标转换成以所述第三原点为基准的坐标的步骤；以及

根据转换后的坐标在所述第二装配级上将元件装配到被制动的板上的步骤。

2.根据权利要求1所述的元件装配方法，进一步包括：

获取板的长度数据的步骤；以及

计算所述第二原点、第三原点和所述第一原点之间的偏移量的步骤。

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