CN1421119A - 在基板插装机中检查电气元件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在元件的拿取和安放阶段中，借助一光学扫描器(7)来检查一吸持器(2)的底面。吸持器(2)的升降驱动机构配备有一位移测量装置(5)，它与一控制装置(6)相连。扫描器(7)发射并接收一沿升降方向的横向定向的探测射束(22)并且也与控制装置(6)相连。由此，可以与元件(10)的拿取和安放紧接着地检查吸持器(2)的底面。当超过接收探测射束(22)的阈值时，各升降位置被存储起来并进行比较，从而也可以检查元件高度。
Description
技术领域
本发明涉及在基板插装机中检查电气元件的方法和装置，其中所述元件通过插装机的一个插装头来装卸，使该插装头在一个工作平面内移动，使一个在插装头中的元件吸持器借助一个升降驱动机构垂直于工作平面地在一输送位置和一功能位置之间移动，所述元件被吸持到吸持器的底面上并且通过该吸持器使元件从一个拿取位置升到该输送位置并且在插装头移入一个被插装到基板上的插装位置后下降到功能位置，通过插装头的一个光学扫描器来检查所述元件与吸持器的位置关系。在这里，位置关系不仅指元件在吸持器上的相对位置，而且指在吸持器上是否有元件。
背景技术
从US5660519中知道了这样的装置。对此，插装头扫描器分别由一列发送二极管和接收二极管构成，它们在位于输送位置上的元件高度上构成了一个垂直于升降方向的扫描平面。当插装头移向在基板上的插装点时，可以通过使吸嘴绕升降轴线转动来扫描元件的侧轮廓，由此可以计算出元件中心与吸持器轴线的位置偏差。当拿取或安放元件时，通过扫描吸管的吸气压力来识别在吸持器上是否有元件。当然，在光学测量时，也可以确定是否有元件。
另外，由JP11-154797A公开了一种插装机，它具有一固定不动的步进循环式转台，一块印制电路板可以在该转台下在两个坐标方向上移动。给转塔状的转台装配了许多个元件吸持器，它们经过步进分开的工站并且把元件从一个拿取位置送往一个对置的安放位置。在拿取前，吸持器的自由端经过一个具有成光栅形式的垂直一列光学发送二极管和接收二极管的控制站，由此可以测定吸持器的高度位置。在拿走元件后，该吸持器端带着元件经过另一个具有垂直一列二极管的光学控制站，从而可以测定元件底面的高度位置并进而测定其结构高度。当插装头可以在两个坐标方向上移动时，吸持器必须在拿取了元件后经过这个位置固定的控制站，以便能够进行相应的测量，而这通常与在拿取位置与安放位置之间的不可接受的绕弯路有关。
另外，例如从US4875285中知道了这样的技术，即成转塔状地将插装头设计成具有多个环绕设置于一个转子上的吸持器，其中一个定子同时具有沿吸持器的环绕轨迹而设的元件加工站，所述元件在这些工站中被定心、接通并接受电、光或机械测量，如根据其第2页的第65行。此时，一般借助CCT摄象机来确定元件在吸持器上的位置，所述CCT摄象机测量元件，尤其是垂直照射地测量接触面的位置。可以在一个后续转动站内修正元件的角度位置。通过相应地修正插装头的目标坐标，考虑x-y位移。
越来越小的如边缘长为0.25毫米的元件的发展趋势的前提是吸持器中的吸气通道很狭窄，这种狭窄的吸气通道尤其是在有脏东西时使得真空应答变困难了。另外，因拿取位置不精确而出现了元件未完全覆盖住吸气通道，由于这种遗漏，真空应答结果是不可靠的。因而，例如在转塔头等的情况下，只能在插装阶段中的光学站内注意到元件缺失。而备用件的拿取又需要花费相当长的额外时间。
发明内容
本发明的任务是在检查元件时获得更高的可靠性。
通过根据权利要求1的技术方案来完成该任务。例如，
附图说明
以下，结合附图示意所示的实施例来详细描述本发明。
图1示出了具有一吸持器和一控制装置的插装头的截面。
图2是图1所示插装头的局部俯视图。
图3示出了在开始拿取阶段时的具有一条元件传送带和电气元件的插装头的局部。
图4示出了后续阶段内的图3所示部分。
图5表示在后续阶段内的没有元件传送带的图3的部分。
图6表示在拿取阶段结束时的图5所示部分。
图7表示在拿取阶段结束后的图6所示部分。
图8表示在把元件安放到基板上时的图7所示部分。
图9表示在元件安放好后的图9所示部分。
图10另一个带有元件和基板的转塔状插装头的侧视图。
图11是图10所示部分的侧视图。
具体实施方式
根据图1，一个可在一水平工作平面X-Y的两个坐标方向X、Y上移动的插装头1配备有一个吸持器2，它可借助其升降驱动机构3垂直于工作平面地移动。吸持器2在其朝下的头端上具有一个用于要吸取的工件的吸口4。升降驱动机构3具有一个位移测量机构5，可通过它来确定吸持器的各升降位置并且该位移测量机构通过一条数据线与插装装置的一控制装置6相连。在吸持器2的底侧区域内，在插装头1上固定着一个成分叉光栅形式的扫描器7，它配备有一个发送二极管8和一个接收二极管9。这些二极管是如此布置和相互取向的，即一个在它们之间经过的且锐利集束的探测射束22与吸持器轴线垂直交叉。扫描器7通过另一条数据线也与控制装置6相连。
在所示的输送位置上，吸持器2处于其最上方的升降位置，在这个位置上，吸持器2的底面位于由二极管限定的扫描高度的上方。控制装置6接收位移测量装置5的为止测量值。扫描器在吸持器2的升降阶段中被起动。由接收二极管接收的信号也被传递给控制装置6。在接收二极管9所接收的亮度值超过一阈值的时刻，将刚测得的吸持器2的升降位移存储起来，以备继续使用。
图2是扫描器7的俯视图，在这里，用虚线表示吸持器2头部和一个要被吸持于其上电气元件10的位置。
在图3-图9中，示出了与扫描器7有关的插装周期各阶段的顺序。
如图1所示，插装头以其吸持器2位于一个要拿取的元件10的上方并且插装头已经从其如图1所示的起始位置下降了这样的程度，即其空闲的底面与扫描器7的探测射束22交叉。由控制装置存储相应的吸持器位置。可以在每次更换吸持器后进行这样的扫描并且将如此求得的标准值与在空吸持器下降时的各测量值进行比较。因而，相当大的偏差可意味着在吸持器前头上的缺失，这例如可以归咎于不干净或元件有粘性。
如图4所示，吸持器2底面已经安放到被放在传送带12的凹槽11中的元件并且吸持所述元件。
根据图5，使吸持器2上移这样的程度，即其底面位于探测射束22的上方并且被吸走的元件10隔断了探测射束22。此刻，已可以根据存储值来确定要获得的元件是否在吸持器2上。
根据图6，吸持器2和所吸持的元件10一起上移这样的程度，即元件10底面离开探测射束22。控制装置6(图1)识别到这种状态变化并且它把位移测量装置5的相应扫描值存储起来。此刻，已经可以将早先存储的值与这个实际值进行比较，在这里，升降位置的高度差是元件10高度的尺度。如果这两个扫描值保持不变，则这意味着，元件10没有被充分地吸住并抬起。另外，控制装置从元件程序库中知道了元件数据。高度值差可能意味着，提供了一种错误的元件，或者元件被吸持在一个错误的位置上。这样的元件可以通过一卸料位置被取下来。在吸持嘴离开拿取位置前，缺失检查可起动一个重新的拿取操作。
根据图7，吸持器2升高到其上输送位置，在这个位置上，元件位于扫描高度上方。现在，插装头1可以移入元件10插装位置。
根据图8，吸持器2和元件10在下降阶段内精确地位于在一基板13上方的插装位置上。此时，根据图5地检查元件是否还在吸持器2上。这种也可能与重新测量高度相关的检查使得可靠判断元件存在成为可能。如果元件在输送途中丢失了，则不继续降低吸持器2，因而其头部没有沾染上在基板13上的焊膏。
根据图9，元件10已经被安放到基板13上并且使吸持器2的空底面升高到扫描水平高度的上方。在这个过程中，连续监测接收二极管9的状态，从而可以确定元件是否已真正地离开吸持器2。
根据图9、10，成转塔形状地形成另一个插装头14并且它可以在工作平面内沿两个坐标方向x、y移动。它具有一个定子15，一个转子16可步进转动地支承在定子上。有变化的吸持器17成星星状突出地并且环绕地设置在转子上。这样一来，在拿取阶段中，成列地给整个吸持器17加装元件，随后插装头移到基板13上方。一个扫描镜组18沿吸持器17的环行轨迹设置，通过该扫描镜组，可以精确地测量元件10的底面。这意味着，不需要扫描器，就可以首先在这个阶段中可靠地检查是否有元件10以及元件类型。因此，可以紧接在下一个拿取周期中修正误拿。
给一升降站20配备了另一个带有位移测量装置5的升降驱动机构19并且它与所属吸持器17暂时相互作用。另一个扫描器21如此被固定在转子15上，即探测射束22在上方有少量地指向元件10环行轨迹的切线方向。通过这种结构，也可以把扫描器设计成具有一体式弓形座的分叉光栅的形式，其底部在环行轨迹的一侧上被固定在定子15上。在这个插装头14中，进行对应于图3-图9的扫描步骤。
Claims (8)
1、在一个基板(13)插装机中检查电气元件(10)的方法，其中元件(10)通过该插装机的一个插装头(1)来装卸，使该插装头在一个工作平面(x-y)内移动，使一个在插装头(1)中的元件(10)吸持器(2)借助一个升降驱动机构(3)并垂直于工作平面(x-y)地在一输送位置和一功能位置之间移动，所述元件(10)被吸持到吸持器(2)的一底面上并且通过该吸持器(3)使元件(10)从一个拿取位置升高到该输送位置并且在插装头(1)移入一个插装到基板(13)上的插装位置后使其下降到该功能位置，通过插装头(1)的一个光学扫描器(7)来检查元件(10)与吸持器(2)的位置关系，元件(10)通过吸持器(2)的升降运动而到达扫描器(7)的至少一条沿升降方向的横向定向的探测射束(22)的工作区，在输送位置上的吸持器(2)的底面位于探测射束(22)的上方，插装头(1)具有一个控制吸持器(2)的升降位置的控制装置(6)，其特征在于，扫描器(7)与控制装置(6)连接，扫描器(7)在一个吸持元件(10)之前和一个之后的阶段内被起动，控制装置(6)根据扫描器(7)的扫描值识别在吸持器(2)上是否有元件(10)，控制装置(6)视在这两个阶段内保持不变的扫描值为操作误差。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，扫描器(7)在拿取元件(10)和安放元件时被起动。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在输送位置上的元件(10)底面被升高到狭窄聚焦的探测射束(22)的水平高度上方，在其功能位置上的吸持器(2)的底面移动到探测射束(22)的水平高度下方，升降驱动机构(3)具有一个用于确定吸持器(2)的升降位置的位移测量装置(5)，位移测量装置(5)与控制装置(6)相连，该升降装置在元件(10)升高和/或降低时被起动，控制装置(6)根据底面交叉时的扫描值变化并根据吸持器(2)的各自升降位置来求出吸持器(2)或元件(10)的底面的高度位置。
4、尤其是执行权利要求1-3之一所述方法的、在一个基板(13)插装机中检查电气元件(10)的装置，其中该插装机具有一个可在一工作平面(x-y)平面内移动的且装卸元件(10)的插装头(1)，使一个在插装头(1)中的元件(10)吸持器(2)借助一个升降驱动机构(3)并垂直于工作平面(x-y)地在一输送位置和一功能位置之间可移动地支承着，可通过吸持器(3)使元件(10)从一个拿取位置升高到该输送位置并且可在插装头(1)移入一个插装到基板(13)上的插装位置后使其下降到该功能位置，插装头(1)具有一个检查在吸持器(2)上的元件(10)的光学扫描器(7)，扫描器(7)接收至少一条沿升降方向的横向定向的且在升降方向上细窄的探测射束(22)，在输送位置上的吸持器(2)的底面位于探测射束(22)的上方，插装头(1)具有一个控制吸持器(2)的升降运动的控制装置(6)，其特征在于，扫描器(7)与控制装置(6)连接，扫描器(7)可在一个吸持元件(10)之前和一个之后的阶段内被起动，控制装置(6)可根据扫描器(7)的扫描值识别在吸持器(2)上是否有元件(10)，控制装置(6)视在这两个阶段内保持不变的扫描值为操作误差。
5、如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，探测射束(22)在元件(10)的输送位置上位于元件底面下方，在其功能位置上的吸持器(2)的底面位于锐利聚焦的探测射束(22)的下面，升降驱动机构(3)具有一个用于确定吸持器(2)的升降位置的位移测量装置(5)，位移测量装置(5)与控制装置()6相连，该升降装置可在元件(10)的升高和/或降低时被起动，控制装置(6)可以根据底面交叉时的扫描值变化并根据吸持器(2)的各自升降位置求出吸持器(2)或元件(10)的底面的高度位置并由此算出元件(10)的高度。
6、如权利要求3-5之一所述的装置，其特征在于，扫描器(7)被设计成具有一个用于光学功能件(如8，9)的弓形座的分叉光栅的形式，探测射束(22)通过转向机构而位于扫描器(7)的面向基板(13)的底面的附近。
7、如权利要求3-6之一所述的装置，其特征在于，成转塔状的插装头(14)具有一个定子(15)，一个转子(16)可步进转动地支承在该定子上，转子(16)配备有许多个环绕分布的吸持器(17)，这些吸持器(17)可通过升降驱动机构(19)在插装头(14)的一个升降站(20)内升降，被固定字定子(15)上的扫描器(21)被配属于升降站(20)，插装头(1)的定子(15)除了扫描器(7)外还在升降站(20)配备有一个用于确定元件(10)在吸持器(2)上的位置的镜组站(18)。
8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，探测射束(22)定向于元件(10)的转动方向上。
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