CN104640432B - 安装电子元件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安装电子元件的设备和方法。提供了一种用于将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的设备。该设备包括具有夹具单元的安装头，该夹具单元夹紧电子元件的多个引脚中的一个以保持该电子元件，以及安装头移动单元，该安装头移动单元移动安装头以将由该安装头保持的电子元件的引脚分别插入到设置在板中的引脚插孔。

Description

安装电子元件的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2013年11月13日提交的日本专利申请第2013-234697号的权益，其全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的设备和方法。

背景技术

将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的电子元件安装设备通常被形成来移动安装头，该安装头通过夹具构件夹持电子元件的主体部分(本体部分)，使得设置在电子元件中的引脚分别插入到设置在板中的引脚插孔(例如，JP-A-2000-261194)。

发明内容

然而，由于常规电子元件安装设备的夹具构件对于不同尺寸或形状的电子元件的通用性极低，因此可符合于单一夹具构件的电子元件的种类受到限制。尤其是，由于被称为变体型元件的电子元件的大小或形状是不标准的，因此将这些电子元件作为处理对象的电子元件安装设备必须为每个电子元件准备专用夹具构件。因此，在处理变体型元件的安装线中，出现了专用于变体型元件的电子元件安装设备的引进从作业成本上看没有进展且安装线上的运行又依赖于人力的问题。

因此，本发明的目的是提供一种提高对电子元件的大小或形状的通用性并改善作业成本的设备和方法。

提供了一种将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的设备，该设备包括具有夹具单元的安装头，该夹具单元夹紧电子元件的多个引脚中的一个以保持电子元件，以及安装头移动单元，该安装头移动单元移动安装头以将由该安装头保持的电子元件的引脚分别插入到设置在板中的引脚插孔。

提供了一种将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的方法，该方法包括通过夹具单元夹紧电子元件的多个引脚中的一个以保持电子元件的保持过程，以及将在保持过程中保持的电子元件的引脚分别插入到设置在板中的引脚插孔的插入过程。

根据本发明，可提高对电子元件的大小或形状的通用性并可极大地改善作业成本。

附图说明

在附图中：

图1是本发明的一个示例性实施例中的电子元件安装设备的立体图；

图2是示出本发明的一个示例性实施例中设置在电子元件安装设备中的安装头连同电子元件和板的立体图；

图3是本发明的一个示例性实施例中的安装头的立体图；

图4是本发明的一个示例性实施例中的安装头的局部放大正视图；

图5是本发明的一个示例性实施例中的安装头的局部放大立体图；

图6是示出本发明的一个示例性实施例中电子元件安装设备的控制系统的方框图；

图7A至图7H是示出本发明的一个示例性实施例中通过安装头执行将电子元件安装在板上的操作的过程的示意图；

图8是示出本发明的一个示例性实施例中安装头连同电子部件和板的正视图；

图9是示出本发明的一个示例性实施例中安装头连同电子部件和板的正视图；以及

图10A至图10D是示出本发明的一个示例性实施例中通过安装头执行将电子元件安装在板上的操作的过程的示意图。

具体实施方式

现在，参照附图，以下将会描述本发明的示例性实施例。图1所示的电子元件安装设备1是将电子元件3安装在板2上的设备。电子元件安装设备1包括板运载输送器11；该板运载输送器11输送板2并将板2定位在规定工作位置；元件馈送器12，该元件馈送器12馈送各种类型的电子元件3；元件安装机构13，该元件安装机构13设置在板运载输送器11的上部；以及识别摄像机14，该识别摄像机14安装成具有向上定向的图像摄取视野。如图2所示，电子元件3具有向下延伸的多个板插入式引脚3a。多个引脚插孔2a设置在板2上，以便分别符合电子元件3的引脚3a的布置。

在图1中，元件安装机构13包括安装头21和移动安装头21的安装头移动机构22。安装头移动机构22包括附接到附图中未示出的固定的构件的连杆驱动机构22a、由连杆驱动机构22a驱动的多支连杆22b和由多支连杆22b支承的板状末端执行器(effecter)22c。安装头21附接到末端执行器22c的下表面。

安装头移动机构22，即，连杆驱动机构22a、连杆22b和末端执行器22c形成所谓的平行链接机器人。当连杆22b通过连杆驱动机构22a驱动时，附接到末端执行器22c的安装头21沿X、Y和Z方向的运动以及安装头21在X、Y和Z上转动的转动方向可分别自由控制。在本示例性实施例中，由连杆驱动机构22a、连杆22b和末端执行器22c形成的安装头移动机构22(平行链接机器人)形成安装头移动单元。

在图2、3和4中，安装头21包括固定到末端执行器22c下表面的基座本体31，从基座本体31向下延伸的一个夹具32以及设置在基座本体31中的推动器33。夹具32包括平行设置的固定夹具构件41和可移动夹具构件42。推动器33由具有附接到活塞杆33R下端的压垫33P的气缸33a形成。气缸33a运行，使得活塞杆33R向下推进(推进操作)以及活塞杆33R向上回退(回退操作)。为了便于解释，固定夹具构件41和可移动夹具构件42平行设置所在的方向设成安装头21中的X轴方向。此外，水平面上与X轴方向成直角相交的方向设成Y轴方向，而垂直方向设成Z轴方向。

在图5中，形成夹具32的固定夹具构件41和可移动夹具构件42分别由L形构件形成，该L形构件具有从基座本体31向下延伸的垂直部分51和从垂直部分51的下端沿Y轴方向弯曲延伸并在末端具有夹持部分52a的水平部分52。在图3中，夹具32(固定夹具构件41和可移动夹具构件42)通过容纳在基座本体31中的夹具移动机构31A沿Y轴方向(图3所示的箭头标记A)移动并通过容纳在基座本体31中的夹具打开和闭合机构31B沿X轴方向打开和闭合(可移动夹具构件42沿X轴方向相对于固定夹具构件41移动)(图3、图4和图5所示的箭头标记B1和B2)。在本示例性实施例中，夹具32和夹具打开和闭合机构31B形成夹具单元。

在图3和图4中，推动器33以这样的方式设置，使得活塞杆33R的垂直中心轴线33J位于安装头21的X轴方向上的中心附近。夹具32设置在固定夹具构件41在X轴方向的一个方向侧(图4中纸张右侧)上以偏移量OF偏离活塞杆33R的垂直中心轴线33J的位置。可移动夹具构件42设置成，使得其夹持部分52a沿X轴方向移动到固定夹具构件41的夹持部分52a外面(通过将推动器33的活塞杆33R的垂直中心轴线33J设成参照)。

在图3、图4和图5中，固定夹具构件41的夹持部分52a在X轴方向上与可移动夹具构件42的夹持部分52a相对。当可移动夹具构件42的夹持部分52a移动以便与固定夹具构件41的夹持部分52a分开时，夹具32打开(图3、图4和图5所示的箭头标记B1)。当可移动夹具构件42的夹持部分52a移动以便接近固定夹具构件41的夹持部分52a时，夹具32闭合(图3、图4和图5所示的箭头标记B2)。如图5所示，V形沟槽部分52m分别设置在固定夹具构件41的夹持部分52a和可移动夹具构件42的夹持部分52a中，以沿Z轴方向延伸。因此，电子元件3的引脚3a可被确实地夹紧。

在图6中，通过板运载输送器11的板2的输送和定位操作的控制、通过元件馈送器12的电子元件3的馈送控制和通过安装头移动机构22的安装头21的移动控制，通过设置在电子元件安装设备1中的控制器60加以执行。设置在安装头21中的夹具32沿Y轴方向的移动操作通过经由控制器60控制夹具移动机构31A的操作加以执行。夹具32的打开和闭合操作通过经由控制器60控制夹具打开和闭合机构31B的操作加以执行。此外，控制器60还控制推动器33的向下推进操作和向上回退操作以及通过识别摄像机14的图像摄取操作。此外，控制器60根据通过识别摄像机14获得的图像数据识别引脚3a以检测由安装头21保持的电子元件3的引脚31a的位置。在本示例性实施例中，检测引脚3a的位置的识别摄像机14和控制器60的功能用作识别单元。

现将描述用于执行通过具有上述结构的电子元件安装设备1将电子元件3安装在板2上的操作的过程(电子元件安装方法)。控制器60执行通过分别操作诸如板运载输送器11、元件馈送器12和安装头移动机构22的结构元件部件将电子元件3安装在板2上的操作。

在将电子元件3安装在板2上的操作中，板运载输送器11操作成输送板2并将板2定位在规定工作位置。接着，元件馈送器12馈送电子元件3，安装头12移动到元件馈送器12的上部，并接着，电子元件3通过夹具32保持。

当安装头21保持电子元件3时，最初，安装头从与电子元件3的引脚3a布置的方向(如图7A所示的箭头标记C1)成直角相交的方向接近电子元件3且推动器33位于电子元件3的上方(图7A)。接着，移动夹具32以接近电子元件3(图7B所示的箭头标记A1)。设置在电子元件3中的多个引脚3a中的一个通过夹具32夹紧以保持电子元件3(图7B，保持过程)。

在上述保持过程中，安装头21夹紧一个引脚3a，该引脚3a位于从电子元件3的中心部分(在引脚3a布置的方向上的中心部分)向夹具32侧的偏移位置。如上所述，由于推动器33的活塞杆33R定位成与夹具32在X轴方向上分开(在X轴方向偏移)，因此，在位于从电子元件3的中心部分向夹具32侧的偏移位置的一个引脚3a通过夹具32夹紧的情况下，推动器33可位于电子元件3的中心部分上方。图8示出了其中引脚3a的数量是2的电子元件3通过安装头21保持的情况。图9示出了其中引脚3a的数量是3或以上(这里是5)的电子元件3通过安装头21保持的情况。

在电子元件3的上述保持方法中，注意到即使在电子元件3的大小或形状变化时，板插入式引脚3a的形状也变化不大的事实。因此，当电子元件3的多个引脚3a中的一个引脚通过夹具32夹紧时，电子元件3可被确实地保持。如图8和图9所示，在上述保持过程中，当位于离电子元件3的中心部分最远的位置的引脚3a通过夹具32夹紧时，即使打开的夹具32的固定夹具构件41和可移动夹具构件42之间的间距大于相邻引脚32a之间的间距，引脚3a也可被夹紧。

当安装头21通过夹具32保持电子元件3时，电子元件3位于识别摄像机14的上方(图7C)。接着，识别摄像机14对电子元件3的引脚3a摄取图像并将通过图像摄取操作获得的图像数据传送到控制器60。控制器60从图像数据识别在保持过程中相应地保持的电子元件3的引脚3a(识别过程)。这里，控制器60识别电子元件3的所有引脚3a的图像以抓取它们的位置。然而，由于通过夹具32夹紧的引脚3a的位置可从夹紧引脚3a的夹具32的位置抓取，因此，在识别过程中，可仅仅识别除了通过夹具32夹紧的引脚3a外的其它引脚3a以抓取位置。因此，分别抓取电子元件3的引脚3a的位置所需的处理时间可缩短。

控制器60根据在识别过程中抓取的引脚3a的位置操作安装头移动机构22以执行将电子元件3的引脚3a插入到引脚插孔2a的操作。即，安装头21将电子元件3的引脚3a分别定位在设置在板2中的相应引脚插孔2a(定位过程)上并移动到板2侧以将引脚3a的末端插入到引脚插孔2a(插入过程，图7D)。此后，推动器33向下推进活塞杆33R以通过压垫33P将电子元件3压向板2(图7E所示的箭头标记D1)。因此，电子元件3的引脚3a分别压入引脚插孔2a(按压过程)。在这时，引脚3a沿设置在夹具32中的上述沟槽部分52m向下滑动。

与通过推动器33的按压过程并行，夹具32从电子元件3和板2之间回退。具体地说，夹具32在推动器33按压电子元件3的定时稍微延迟后打开，且接着向夹具32与电子元件3分开的方向移动(图7F所示的箭头标记A2)。在夹具32回退之后，推动器33继续按压引脚3a(图7F所示的箭头标记D2)以推动引脚3a进入引脚插孔2a至所需深度。

当推动器33以如上所述的这种方式推动引脚进入引脚2a时(图7)，推动器33使活塞杆33R向上回退以与电子元件3分开(如图7H所示的箭头标记D3)。因此，完成电子元件3安装在板2上的操作(图7H)。如上所述，在本示例性实施例中，推动器33用作将其引脚3a插入到引脚插孔2a的电子元件3压向板2侧的按压单元。

当电子元件3具有两个引脚3a时，电子元件3的安装操作可在如下所述的过程中执行。

在以上定位过程中，安装头移动机构22在设置在电子元件3中的两个引脚3a之中，在已被夹具32夹紧的引脚3a之前，将未被夹紧的引脚3a插入到引脚插孔2a(从图10A至图10B的过程)，且接着将已被夹具32夹紧的引脚3a插入到引脚插孔2a(图10C)。此后，推动器33向下推进压垫33P以将电子元件3压向板2(图10D)。根据该过程，除了两个引脚3a彼此平行的情况外，即使由于两个引脚3a中的一个弯曲而两个引脚3a不平行，如图10A所示，也可确保将两个引脚3a插入到引脚插孔2a。

如上所述，在本示例性实施例的电子元件安装设备1(电子元件安装方法)中，注意到即使在电子元件3的大小或形状变化时，板插入式引脚3a的形状也变化不大的事实。因此，电子元件3的多个引脚3a中的一个引脚通过夹具32夹紧以保持电子元件3。因此，电子元件3可不考虑其大小或形状地加以保持，电子元件安装设备1的通用性可提高且作业成本可极大改善。

本发明不限于如上所述的实施例中阐述的配置，但可做出各种修改。例如，安装头移动机构22可以是垂直移动式移动机构、多节机器人等等。

提供了电子元件安装设备和电子元件安装方法，其中提高了对电子元件的大小或形状的通用性并极大地改善了作业成本。

Claims (14)

1.一种用于将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的设备，所述设备包括：

安装头，所述安装头具有夹紧所述电子元件的多个引脚中的一个以保持所述电子元件的夹具单元；以及

安装头移动单元，所述安装头移动单元移动所述安装头以将由所述安装头保持的所述电子元件的引脚分别插入到设置在所述板中的引脚插孔，

其中，所述夹具单元包括由通过夹具打开和闭合机构打开和闭合的固定夹具和可移动夹具形成的夹具，所述可移动夹具与所述固定夹具平行设置并且相对于所述固定夹具可移动。

2.如权利要求1所述的设备，还包括：

识别单元，所述识别单元识别由所述安装头保持的所述电子元件的引脚，其中，

所述安装头移动单元基于通过所述识别单元获得的所述引脚的识别结果将所述电子元件的引脚插入到所述引脚插孔。

3.如权利要求2所述的设备，其中，

所述识别单元识别在所述电子元件的多个引脚之中除了由所述夹具单元夹紧的所述引脚外的引脚。

4.如权利要求1所述的设备，其中，

所述电子元件具有两个引脚，所述安装头移动单元在设置在所述电子元件中的所述两个引脚之中，在已被所述夹具单元夹紧的引脚之前，将未被所述夹具单元夹紧的引脚插入到所述引脚插孔。

5.如权利要求1所述的设备，其中，

所述夹具单元从所述安装头的中心偏离预定量。

6.如权利要求1所述的设备，其中，

所述安装头包括按压单元，所述按压单元将其引脚插入到所述引脚插孔的所述电子元件压向所述板侧。

7.如权利要求6所述的设备，其中，

所述夹具单元从所述按压单元的垂直中心轴线偏离预定量。

8.一种用于将具有多个板插入式引脚的电子元件安装在板上的方法，所述方法包括：

保持过程，所述保持过程通过夹具单元夹紧所述电子元件的多个引脚中的一个，其中所述夹具单元包括由通过夹具打开和闭合机构打开和闭合的固定夹具和可移动夹具形成的夹具，所述可移动夹具与所述固定夹具平行设置并且相对于所述固定夹具可移动；以及

插入过程，所述插入过程将在所述保持过程中保持的所述电子元件的引脚分别插入到设置在所述板中的引脚插孔。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

识别过程，所述识别过程识别由所述安装头保持的所述电子元件的引脚，其中，

所述电子元件的引脚基于在所述识别过程中获得的所述引脚的识别结果在所述插入过程中被插入到所述引脚插孔。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

在所述识别过程中，识别在所述电子元件的多个引脚之中除了由所述夹具单元夹紧的所述引脚外的引脚。

11.如权利要求8所述的方法，其中，

所述电子元件具有两个引脚，在所述插入过程中，在设置在所述电子元件中的所述两个引脚之中，在已被所述夹具单元夹紧的引脚之前，将未被所述夹具单元夹紧的引脚插入到所述引脚插孔。

12.如权利要求8所述的方法，其中，

所述夹具单元从所述安装头的中心偏离预定量。

13.如权利要求8所述的方法，还包括：

按压过程，所述按压过程将其引脚在所述插入过程中插入到所述引脚插孔的所述电子元件压向所述板侧。

14.如权利要求13所述的方法，其中，

所述夹具单元从用于所述按压过程中的按压单元的垂直中心轴线偏离预定量。