CN1238900A - 器件吸装、组装方法及其组装装置 - Google Patents

Abstract

本发明器件吸装、组装方法及其组装装置，在已组装吸装喷嘴2的器件组装机构1上设置确认有无喷嘴的传感器。在将电路基板3送入电路基板支承机构5上时，在器件组装机构1向器件丢弃箱6移动途中确认喷嘴的传感器7能检测器件组装机构1的目前喷嘴组装状态。此外，在生产中，如在器件组装机构1上末组装为下一器件组装必需的吸装喷嘴2，在向喷嘴交换机构8的移动途中进行有无喷嘴的确认。将器件组装于电路基板上时能避免产生无效动作与未利用时间，提高生产率等效果。

Description

器件吸装、组装方法及其组装装置

本发明涉及将电子器件、光学器件、机构器件等器件在电路基板上自动组装的器件吸装、组装方法及其组装装置。

后述图11为表示传统一般电子器件组装装置总体结构的简图，图12为局部详图。在图11的电子器件组装装置中，在电子器件组装机构1上组装两个吸装喷嘴2，然而，通过机构变换，也可组装多个喷嘴。因此，以下对具备可组装多个吸装喷嘴2的电子器件组装机构1的电子器件组装装置进行说明。

并且，能在电子器件组装机构1上组装的吸装喷嘴数受限定，此外，因电子器件种类能吸装的喷嘴也受限定。因此，在电子器件组装机构1上未组装对组装所需电子器件必需的吸装喷嘴2的场合，需进行喷嘴交换。喷嘴交换可在进行一块电路基板3的生产中发生，也可在进行生产的电路基板3的种类变换时发生。

基于上述事项，参照图10的传统控制程序及图11、12，对使用在电路基板上组装电子器件的电子器件组装装置的传统电子器件组装方法进行说明。

首先，将生产的电路基板3从基板传送部4送入电路基板支承机构5(步序1)。此时，当因器件组装时的喷嘴不起吹风作用等任何障碍而在吸装喷嘴2的顶端上残留前生产时的电子器件时、在已进行取下一器件的场合、或已组装场合等，在此、存在发生使生产的电路基板3或电子器件组装装置本体受损的危险。传统的组装装置缺少在吸装喷嘴2上吸附器件的确认机构。因此，在传统的组装装置中、在送入此电路基板3时，使电子器件组装机构1移动至器件丢弃箱6的位置为止(步序2)，有必要进行器件丢弃动作(步序5)。

此外，为了调查在电子器件组装机构1上有否组装所需的吸装喷嘴2，用设置在器件丢弃箱6上的确认有无喷嘴的传感器7检测目前的喷嘴组装状态(步序6)。此检测动作首先使全部吸装喷嘴2的凸缘2a上升至不把确认有无喷嘴的传感器光路遮蔽的感知位置为止。接着，通过使吸装喷嘴每次一个依次上下运动约2mm，通过检测凸缘2a是否将确认有无喷嘴的传感器7的光路遮蔽进行。就是，由于在正常组装吸装喷嘴2的场合，将确认有无喷嘴的传感器7的光路遮蔽，然而、在未组装吸装喷嘴2的场合，凸缘部2a未将该光路遮蔽，从而能检测该状态。但是，确认有无喷嘴的传感器7仅进行确认有无组装喷嘴2，而不能确认喷嘴种类乃至喷嘴组装状态。喷嘴2的种类确认需从控制部(未图示)存入储存器内的组装数据、喷嘴数据算出在电子器件组装机构1上组装何种喷嘴。

在此，为进行已送入的电路基板的生产，如需进行喷嘴交换(步序9)，为将必要的吸装喷嘴2组装在电子器件组装机构1上、用XY自动机构12使电子器件组装机构1在喷嘴交换机构8上移动。并且，根据确认有无喷嘴的传感器7已检测的喷嘴组装状态，在组装不需要的吸装喷嘴2的场合，将此喷嘴卸下，组装为生产必要的吸装喷嘴2(步序10)。

其后，按照预先作成的组装数据、使电子器件组装机构1在器件供给机构9(9a或9b)上移动，将所需的吸装喷嘴2定位在器件供给位置，吸附所需的电子器件(步序11)。

接着，为使已吸附的电子器件位于器件识别装置10上，使电子器件组装机构1移动，用器件识别装置10对该吸装喷嘴2的电子器件的吸附姿态进行摄影。基于此摄影结果，进行该电子器件组装位置的修正(步序12)。

接着、为使该电子器件位于电路基板3上的组装位置上，将电子器件组装机构1定位，将上述电子器件组装在上述电路基板3上(步序13)。

通过按照预先作成的组装数据使此一连串的吸装动作反复进行，进行一块电路基板的生产。此刻，调查是否完成该电路基板3的生产(步序14)。如完成生产，将电路基板3从电路基板支承机构5向基板传送部4送出(步序19)。

如未完成生产，成为进行下一电子器件的吸装处理(步序15-18,11-13)。此时，调查在电子器件组装机构1上是否组装为下一电子器件组装所必要的吸装喷嘴(步序15)。在未组装场合，用与送入基板时的相同顺序在丢弃箱6上确识有无喷嘴后，用喷嘴交换机构8进行喷嘴交换(步序16-18)。

然而，传统的电子器件组装方法在进行电路基板的送入送出时间、电子器件组装机构1移动至器件丢弃箱6为止进行确认有无喷嘴。然而、当为提高生产率而使传送高速化时，为减少基板传送时间，在基板传送中不能完成有关喷嘴的确认。因此，存在仅为了确认有无喷嘴而必须使其它生产机构停止的场合，发生使生产停止的时间问题。

此外，在为了减少喷嘴交换次数提高生产率的场合，成为使能在电子器件组装机构1上组装吸装喷嘴数增加。在此场合，使确认有无必要的吸装喷嘴2增加、使为此需要的时间增加。因此，与上述同样，成为尽管完成基板传送、发生所谓进行确认有无喷嘴时停止生产浪费时间的问题。

进而，在不必进行器件丢弃，仅需进行喷嘴交换的场合，使电子器件组装机构1经常移动至器件丢弃箱6为止，在该位置进行有无喷嘴的确认后移动至喷嘴交换机构8为止。因此，传统的喷嘴交换具有伴随产生多余动作的缺点。

发明宗旨与发明概述

本发明正是鉴于上述问题，目的在于提供通过在电子器件组装机构上设置确认有无喷嘴的传感器，在电子器件组装机构的移动途中进行有无该吸装喷嘴的确认，避免产生无用动作及多用时间、高效的器件吸装、组装方法及其组装装置。

为达到上述目的的本发明器件组装方法，与保持的器件对应，将保持构件与工具变换部上具备的交换用保持构件进行交换的同时，把被上述保持构件保持的器件在吸装体上吸装，在上述保持构件的移动中判断能否进行上述保持构件与上述交换用保持构件的交换。

此外、本发明器件组装方法，与被吸附器件对应，将吸装喷嘴与喷嘴交换机构上具备的交换用吸装喷嘴进行交换的同时，把被上述吸装喷嘴保持的器件在吸装体上吸装，用上述吸装喷嘴的移动使吸装喷嘴吸附器件，在组装体上进行组装，在具备确认有元喷嘴的传感器的器件组装机构的移动途中，用上述确认有无喷嘴的传感器对有否已在上述器件组装机构上组装一个或多个吸装喷嘴中的吸装喷嘴进行检测。

此外、本发明的电子器件组装方法，包含用吸装喷嘴吸附器件、将其在组装体上组装，在其上已设置确认有无喷嘴的传感器的器件组装机构的移动途中，将已组装在上述器件组装机构的一个或多个吸装喷嘴中的所需的吸装喷嘴定位在上述确认有无喷嘴的传感器感知位置的第一步序，用上述确认有无喷嘴的传感器对有无定位在上述感知位置上的吸装喷嘴进行检测的第2步序，以及相对已组装规定的多个吸装喷嘴依次进行上述第1步序与第2步序的第3步序。

此外，本发明的电子器件组装装置，具备具有与保持的器件对应、为能交换、可自由装卸的保持构件、把由上述保持构件保持的构件向组装体上组装的组装头，以及含有可组装在上述组装头上交换用保持构件、用上述组装头进行上述保持构件与上述交换用保持构件的交换的工具变换部，上述组装头具备检测上述工具变换部中有无上述交换用保持构件的构件检测器。

此外，本发明的电子器件组装装置，具备具有供给器件单元的器件供给机构，器件组装时固定电路基板的电路基板支承机构、具有组装吸装喷嘴、器件吸装时使上述吸装喷嘴上下运动的同时，在任意位置上定位机构的器件组装机构，具有相对上述器件组装机构卸下所需的吸装喷嘴、组装机构的喷嘴交换机构，在上述器件组装机构上设置进行已组装在上述器件组装机构上喷嘴状态检测、确认有无喷嘴的传感器。

在传统的电子器件组装方法和组装装置中，由于在器件丢弃箱上、在停止状态进行有无喷嘴的确认，因而产生停止生产多占用时间，使生产效率降低。

根据本发明电子器件组装方法和组装装置，由于在已组装吸装喷嘴的电子器件组装机构上设置有无喷嘴确认传感器，从而，为进行器件丢弃动作和喷嘴交换中的任一处理，能在电子器件组装机构的移动途中进行有无喷嘴的确认，因而能使停止生产多占用时间。

对附图的简单说明。

图1为表示本发明一实施例电子器件组装方法控制系统的图，

图2为本发明一实施例电子器件组装装置的总体概况图，

图3为本发明一实施例电子器件组装装置的局部详图，

图4为吸装喷嘴剖面图，

图5为本发明一实施例控制部结构图，

图6为本发明一实施例存储器内存储组装数据的说明图，

图7为本发明一实施例存储器内存储器件供给部数据的说明图，

图8为本发明一实施例储存器内储存喷嘴数据的说明图，

图9为喷嘴交换机构的局部立体图，

图10为表示传统电子器件组装方法控制程序的图，

图11为传统电子器件组装装置的总体概况图，

图12为传统电子器件组装装置的局部详图。

对实施例的说明。

以下，参照附图说明本发明一实施例。

以下的实施例作为组装形态表示将电子器件在电路基板上组装的组装方法。

图1表示本发明电子器件组装方法控制程序。图2实施本发明方法的电子器件组装装置的总体概况，图3为该电子器件组装装置的局部详图。

图2、图3中，使与图11、图12中的同一名称部分带相同标号。就是，1为电子器件组装机构(组装头)，2为吸装喷嘴(保持构件)，3为电路基板(被组装体)，4为基板传送部，5为电路基板支承机构，6为器件丢弃箱，8为喷嘴交换机构，9为器件供给机构，10为CCD照相机等器件识别装置。上述括号内的技术用语与权利要求中的用语部分对应。

此外，图2，图3为分别与表示传统例的图11，图12对应的图，然而，不同在于本发明将确认有无喷嘴的传感器7(器件检测器)设置在电子器件组装机构1的吸装喷嘴2的两侧，而不是在器件丢弃箱6上。

图4为吸装喷嘴2的剖面图。将此吸装喷嘴2通过上、下轴承13、14、使可沿花键轴15的纵轴方向旋转、且可沿上下方向移动地组装在电子器件组装机构1上。用电动机16通过皮带17使花键轴15旋转，能改变被花键轴顶端部的喷嘴部18吸附器件的姿态。在花键轴15的大致中央部上组装音圈电动机19。此音圈电动机19通过将音圈20激磁使磁铁21上下运动，从而使固定在磁铁21上的花键轴15上下运动。据此，使喷嘴部18上下运动，能在电路基板3上组装器件。

在音圈电动机19内设有空隙22，用吸附装置23吸附，用花键轴15的气孔24连接此空隙22与喷嘴部18，用吸附装置23的吸附力将喷嘴部顶端的器件39保持。

在吸装喷嘴2上组装真空传感器25，测出规定时间(例如100-200微秒)、真空泵等吸附装置23的压力，在超过界限值场合，能测出器件已被吸装喷嘴吸附。26为吸附转换开关。

11为控制部，用于对电子器件组装装置进行控制。如图5所示，此控制部11具备基板传送控制部、喷嘴交换控制部、器件吸附控制部、器件识别控制部、器件组装控制部、驱动控制部、组装状态输入部以及存储器A。图6表示用存储在存储器A内的组装数据。在控制部11储存将电子器件在进行中的电路基板3上组装的程序。图7表示储存在存储器A内的器件供给部数据，图8表示喷嘴数据。但这些数据只是表示一例。

上述驱动控制部对电子器件组装机构1内的电动机、XY自动装置12、基板传送部4、器件供给机构9的电动机驱动源M以及吸附开关26等进行控制。

上述基板传送控制部对驱动控制部发出动作指令，驱动基板传送部4，进行基板3的传入传出。

上述喷嘴交换控制部从图6的组装数据读入器件供给机构9上的器件供给位置，同时，据此读入图7中的器件供给数据的器件供给位置的使用喷嘴。在存储器A内储存以前使用过的使用喷嘴的数据，将上述组装数据与从器件供给部数据得到的使用喷嘴进行比较，如果在使用头上组装着不是组装数据上希望的吸装喷嘴2的场合进行喷嘴交换。此外，比较真空传感器的输出结果与预先给出压力值的值，若超出界限值，进行器件有无的检测。

上述器件吸附控制部读入图6中的组装数据，对驱动控制部输出动作指令，驱动XY自动装置12，使电子器件组装机构1移动至器件供给机构9的器件供给位置，驱动电子器件组装机构1的电动机以及吸附转换开关26以及进行器件吸附。

上述器件识别控制部对驱动控制部输出动作指令，使电子器件组装机构1移动至器件识别装置10为止，使图5的识别控制机构从器件识别装置对图象输入部输入图象，通过图象处理部处理信号识别器件姿态。

上述器件组装控制部基于识别控制机构的识别结果、按照组装数据的组装位置与组装角度对驱动控制部输出动作指令，驱动XY自动装置12与吸装喷嘴2，进行器件位置修正，使电子器件组装机构1移动至电路基板3上的组装位置，进行电子器件的组装。

组装状态输入部输入从真空传感器检测的真空值，从设置在各电动机上的编码器输入XYZ的位置信息。

此外，主基板传送控制部、喷嘴交换控制部、器件吸附控制部、器件识别控制部以及器件组装控制部上分别具有判别部，对来自器件组装输入部的输入信息数据与来自储存器A的数据进行比较，控制驱动控制部。

此外，图9为喷嘴交换机构8的局部立体图。成为通过将适合各电子器件的形状、大小的多种喷嘴部18载放在工具台27的基板29上、用开关盖28进行夹持固定，能将此喷嘴交换机构8的容纳机构容纳。将开关盖28固定在条块30的顶端上，条块30的支承端通过轴承31被固定支承在用轴承旋转支承的轴32的顶端上。将组装着旋转辊33的轴34固定在条块的近顶端部上。使上下运动、含倾斜侧面的凸轮35与旋转辊33接触，将弹簧36组装在条块30的近顶端部上，用于对开闭盖28沿关闭方向施加弹力，成为用动作缸38沿上下方向对固定于支架37上的侧凸轮35进行驱动。

通过使凸轮35呈已下降状态，用弹簧36的弹力通过条块30将开闭盖28关闭，用基板29与开关盖28夹持喷嘴部18进行喷嘴部的容纳。在进行喷嘴交换时，用动作缸38将凸轮35上推。此时，旋转辊33沿凸轮35的斜面左右移动、凸轮35克服弹簧36的弹力将条块30打开。成为通过打开条块30将开闭盖28打开，可进行喷嘴部18的交换状态。

现说明上述电子器件组装装置的动作。首先，与以往一样，将生产的电路基板3从基板传送部4送至电路基板支承机构5(步序1)

进行喷嘴部18的交换工序，首先，喷嘴交换控制部对由真空传感器25检测的真空值和成为预先设定为界限值的真空值进行比较，根据此值对器件是否保持组装进行判断。(在真空值超过界限值的场合，可判断器件处于组装状态)此界限值对每喷嘴部18需预先设定，从存储器A读出前已使用的喷嘴状态，对作为此喷嘴部18的界限值的真空值和真空传感器25的检测值进行比较。此外，对每一器件进行此界限值设定也可以。或者由操作者预先任意设定也可以。

此后，在判断存在器件的场合，为进行器件丢弃动作，用XY自动装置12使电子器件组装机构1移动至器件丢弃箱6为止。在该移动途中，用确认有元喷嘴的传感器7检测目前有无喷嘴部18的状态(步序20)。通过使全部喷嘴部18的凸缘2a(当然不限于凸缘)上升至不将确认有无喷嘴的传感器7的光路遮蔽的位置(感知)为止。使吸装喷嘴2每次一个依次上下运动(此处为2mm左右)，用检测凸缘2a是否将确认有无喷嘴传感器7的光路遮蔽进行此检测动作。并且，确认有无喷嘴传感器7检测有无喷嘴状态的同时，控制部11的驱动控制部使XY自动装置12动作，使电子器件组装机构1移动至器件丢弃箱6的位置为止，进行器件丢弃动作(步序5)。

确认吸装喷嘴2的种类就是控制部11的喷嘴交换控制部从储存在控制部11的存储器A内的图6的组装数据沿组装顺序读出电路基板的组装位置、组装角度、器件供给机构的器件供给位置以及使用头子等的数据。并且，根据组装数据的器件吸附位置的信息，从图7的器件供给部数据读出使用喷嘴、器件名、成为界限值的真空度等。进而根据从图7读出的使用喷嘴读出用图8的喷嘴交换机构的喷嘴设定位置。并且，根据读出的数据来确认吸装喷嘴2的种类。此时，在从组装数据读出相同使用头的场合，停止数据输入，移向下一组装动作。就是，在使用中的头子的数据已进入场合，使头子不缓冲而移向下一动作。

接着，将此组装顺序的使用喷嘴和预先存储于储存器A的前次使用过的喷嘴进行比较，若判断需进行喷嘴交换(步序9)，为将需要的吸装喷嘴2设置在电子器件组装机构1上，用XY自动装置12使电子器件组装机构1向喷嘴交换机构8上移动。用喷嘴交换机构8将需要的吸装喷嘴2组装在电子器件组装机构1上(步序10)。

此外，如果已判断在吸装喷嘴2上不存在器件的场合，为了安全，也可以从上述丢弃动作开始，然而，即使从保持吸装喷嘴交换的判断工序进行也可以。

通常，喷嘴交换是从已整齐配置着多个吸装喷嘴2的喷嘴交换机构8将吸装喷嘴2一个一个地在电子器件组装机构1上组装。但是，欲要使喷嘴交换机构8上的多个吸装喷嘴2顺序并排组装在电子器件组装机构1上的场合，也可以通过使电子器件组装机构1在喷嘴交换机构8上上下一次进行喷嘴组装。此外，在决定进行对各不同种类基板预先使吸装喷嘴组合的场合，也可以将打算的多个喷嘴2按规定的顺序并排一次地在电子器件组装机构1上组装。当用此方法进行喷嘴交换，颇能缩短以往的喷嘴组装时间。而且，即使在电路基板种类变更场合，由于能立即进行交换，即使生产对象发生变化，因能不浪费时间、使生产率提高。

其后，按照图6的组装数据，控制部11的器件吸附控制部，对驱动控制部输出指令，驱动XY自动装置12、电动机M、吸引转换开关26，使电子器件组装机构1移动至器件供给机构9的规定位置为止，在电子器件组装机构1的吸装喷嘴2上吸附所需的电子器件(步序11)。

其后，控制部11的器件识别控制部对驱动控制部、识别控制机构输出动作指令，使电子器件在器件识别装置10上移动，用器件识别装置10拍摄已吸附电子器件的吸附姿态，基于此拍摄结果、用图5所示的识别控制机构的图象输入部、图象处理部进行电子器件的图象处理，识别该电子器件的姿态。

并且，通过器件组装控制部基于上述已识别数据、驱动吸装喷嘴2、XY自动装置，进行组装位置修正(步序12)，按照组装数据对驱动控制部输出动作指令，使电子器件组装机构1在规定的电路基板上移动，使吸装喷嘴2旋转规定角度，将电子器件在电路基板3的组装位置进行组装(步序13)。从而，从图6的组装数据按照电路基板上的组装位置X与组装角度将器件组装在电路基板上。

此刻，调查该电路基板3的生产是否结束(步序14)，如生产结束，将电路基板3从电路基板支承机构5送出(步序19)。如生产未结束，进行下一电子器件的吸附处理(步序15、21、11-13)。此时，调查是否将下一电子器件的组装所必需的吸装喷嘴2组装在电子器件组装机构1上(步序15)，在尚未组装场合，为进行嘴喷交换、使电子器件组装机构1向喷嘴交换机构8移动，然而，在该移动途中，用设置在电子器件组装机构1上的确认有无喷嘴传感器进行有无喷嘴的确认(步序21)。

根据上述本发明，通过在电子器件组装机构1上设置确认有无喷嘴的传感器7，能在进行器件丢弃动作或喷嘴交换的任一处理途中进行确认该吸装喷嘴2的有无，直至在器件丢弃箱6上移动为止，无需进行吸装喷嘴2的有无确认，避免产生无用动作和多占用时间，提高生产率。

此外，通过能迅速进行器件丢弃动作和喷嘴交换、以及因基板传送高速化引起的基板传送时间缩短，也能和由于喷嘴交换次数减少而使向电子器件组装机构的吸装喷嘴组装数的增加对应，能期待进一步提高生产率。

Claims (10)

1．一种器件吸装方法，与保持的器件对应，将保持构件与工具变换部内具备的交换用保持构件进行交换的同时，把被上述保持构件保持的器件在吸装体上吸装，其特征在于在上述保持构件的移动中判断能否进行上述保持构件与上述交换用保持构件的交换。

2．一种器件吸装方法，与被吸附器件对应，将吸装喷嘴与喷嘴交换机构内具备的交换用吸装喷嘴进行交换的同时，把被上述吸装喷嘴保持的器件在吸装体上吸装，其特征在于在上述吸装喷嘴的移动中判断能否进行上述吸装喷嘴与上述交换用吸装喷嘴的交换。

3．一种器件组装方法，用吸装喷嘴吸附器件将其在组装体上组装，其特征在于在具备确认有无喷嘴的传感器的器件组装机构的移动途中，用上述确认有无喷嘴的传感器检测在上述器件组装机构上是否已安装一个或多个吸装喷嘴中的吸装喷嘴。

4．一种器件组装方法，用吸装喷嘴吸附器件、将其在组装体上组装，其特征在于，具有在已设置确认有无喷嘴的传感器的器件组装机构的移动途中，将已组装在上述器件组装机构的一个或多个吸装喷嘴中的所需吸装喷嘴定位在上述确认有无喷嘴的传感器的感知位置上的第一步序；用上述确认有无喷嘴的传感器对有无定位在上述感知位置上的吸装喷嘴进行检测的第2步序；以及相对已组装规定的多个吸装喷嘴依次进行上述第1步序与第2步序的第3步序。

5．根据权利要求4所述组装方法，其特征在于所述确认有无喷嘴的传感器为光传感器，通过使吸装喷嘴上下运动将上述光传感器的光路遮蔽，确认喷嘴的有无。

6．根据权利要求4或5所述组装方法，其特征在于在器件组装机构向器件丢弃位置移动期间，进行用确认有无喷嘴的传感器进行确认有无喷嘴。

7．根据权利要求4或5所述组装方法，其特征在于在器件组装机构向喷嘴交换机构移动期间，进行用确认有无喷嘴的传感器进行确认有无喷嘴。

8．一种器件组装装置，具备包含具有与保持的器件对应、为能交换、可自由装卸的保持构件、把由上述保持构件保持的构件向组装体上组装的组装头；以及含有可组装在上述组装头上的交换用保持构件、用上述组装头进行上述保持构件与上述交换用保持构件的交换的工具变换部，其特征在于上述组装头具备检测上述工具变换部中有无上述交换用保持构件的构件检测器。

9．一种器件组装装置，具备包含供给器件单元的器件供给机构；在器件组装时固定电路基板的电路基板支承机构；具有组装吸装喷嘴在器件吸装时使上述吸装喷嘴上下运动的同时，在任意位置上定位的机构的器件组装机构；具有相对上述器件组装机构将所需的吸装喷嘴卸下，组装的喷嘴交换机构，其特征在于，在上述器件组装机构上设置进行已组装在上述器件组装机构上的喷嘴状态检测、确认有无喷嘴的传感器。

10．根据权利要求9所述的组装装置，其特征在于组装用于检测吸装喷嘴吸引机构压力的真空传感器。

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