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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung und ein Arbeitsverfahren
für eine Schaltungsplatine zur Durchführung vorbestimmter Arbeiten,
die sich auf das Montieren einer elektronischen Komponente auf einer
dafür vorgesehenen Schaltungsplatine beziehen.
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Stand der Technik
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In
Arbeitsprozessen zur Montage elektronischer Komponenten werden unterschiedliche
Arbeiten (oder Fertigungsprozesse) an einer Schaltungsplatine ausgeführt,
von einem Vorgang des Auftragens einer Beschichtung oder Druckens
einer leitenden Paste oder einer Lötpaste auf eine Arbeitsfläche (nachfolgend
als Platinenfläche bezeichnet) der Schaltungsplatine zu
einem Vorgang der Montage einer elektronischen Komponente auf der
Platinenfläche der Schaltungsplatine, die mit der leitenden
Paste und dergleichen beschichtet oder bedruckt wurde, zu einem
Vorgang des mechanischen und elektrischen Verbindens der elektronischen
Komponente mit der Schaltungsplatine durch Thermokompressionsbonden
und Wiederaufschmelzen (reflow), zu einem Vorgang des Aufteilens
der Schaltungsplatine in einzelne Schaltungsplatinen, wenn es sich
bei der Schaltungsplatine um eine Multiproduktplatine handelt, usw.
Zur Verbesserung der Qualität der Montage von elektronischen
Komponenten bei diesen Arbeitsvorgängen ist es wichtig,
dass während der Ausführung von Arbeiten an der
Schaltungsplatine eine Überwachung und Steuerung einer
Arbeitshöhe (Arbeitsprozesshöhe) durchgeführt
wird. Es ist bekannt, dass beispielsweise die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr.
2000-299597 (Dokument 1) für eine elektronische
Komponentenmontageeinrichtung eine sehr genaue Arbeitshöhenüberwachung
und -steuerung erreicht.
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Gemäß der
Offenbarung des Dokumentes 1 kann die Montage ohne Ausschuss und
Mangel durchgeführt werden, wenn die Montagefläche
der elektronischen Komponente in Druckkontakt mit der Platinenfläche
gebracht wird, wobei eine Verschiebung (Verschiebungsgröße)
von einer Montagereferenzfläche der Platinenfläche
gemessen wird, auf der eine elektronische Komponente zu montieren
ist, eine Annäherung an die Wölbung der Platinenfläche bei
Verwendung der Verschiebung durchgeführt wird, indem eine
Korrekturgröße der Montagehöhe zum Montieren
der elektronischen Komponente auf der Platinenfläche berechnet
wird und die Montagehöhe auf der Basis der Korrekturgröße
korrigiert wird.
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Beschreibung der Erfindung
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Probleme, die durch die Erfindung zu lösen
sind
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In
der Montageeinrichtung für elektronische Komponenten, wie
sie im Dokument 1 beschrieben ist, wird die Wölbungsform
der gesamten Platinenfläche auf der Basis der Verschiebungsgröße
von der Arbeitsreferenzfläche an willkürlichen
Punkten der Platinenfläche geschätzt. Wenn in
der Schaltungsplatine an sich eine Flächendiskontinuität
aufgrund eines gestuften Bereichs, eines Schlitzes, eines Schnittbereichs
oder dergleichen vorhanden ist, wird durch den Einfluss einer lokalen
Zunahme und Abnahme der Verschiebungsgröße angenommen,
dass eine sich von der tatsächlichen Platinenfläche
unterscheidende Wölbungsform vorhanden sei. Wenn die Montagehöhe
auf der Basis des Korrekturwertes korrigiert wird, der auf der angenommenen
Wölbungsform berechnet wurde, entsteht das Problem, dass die
Montagefläche der elektronischen Komponente nicht ohne
ein Zuviel oder ein Zuwenig des Druckkontaktes mit der Platinenfläche
in Kontakt gebracht werden kann, was die Montagequalität
verringert. Das Problem der geringeren Montagequalität
gilt auch für die Arbeitsqualität bei der Durchführung
unterschiedlicher Arbeiten an der Schaltungsplatine.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten
Probleme zu lösen und eine Arbeitsvorrichtung und ein Arbeitsverfahren
zu schaffen, dass Arbeiten auf einer Schaltungsplatine, an der vorgeschriebene,
zur Montage einer elektronischen Komponente auf der Schaltungsplatine
vorgeschriebene Arbeiten durchzuführen sind, so ausgeführt
werden können, dass die Arbeitsqualität ohne Verringerung
der Arbeitsqualität der Schaltungsplatine auch dann aufrechterhalten
bleibt, wenn eine Flächendiskontinuität wie ein
gestufter Bereich, ein Schlitz, ein Schnittbereich oder dergleichen
auf der jeweiligen Schaltungsplatine vorhanden ist.
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Mittel zur Lösung
der Aufgabe
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Um
die oben genannten Aufgaben zu lösen, ist die vorliegende
Erfindung wie folgt ausgebildet.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Arbeitsvorrichtung
für eine Schaltungsplatine vorgeschlagen
mit Messmitteln
zum Messen einer Verschiebungsgröße der Schaltungsplatine
von einer Arbeitsreferenzfläche bezüglich mindestens
drei auf einer Arbeitsfläche der Schaltungsplatine gesetzten
Messpunkten und einer Mehrzahl von Hilfsmesspunkten, von denen mindestens
einer in der Nähe jedes der Messpunkte gesetzt ist;
mit
einem Operationsmittel zum Feststellen, ob eine Differenz zwischen
einem Maximalwert und einem Minimalwert der Verschiebungsgrößen-Messwerte von
der Arbeitsreferenzfläche, die von den Messmitteln an den
Messpunkten und an den Hilfsmesspunkten, die in der Nähe
der Messpunkte gesetzt sind, gemessen wird, nicht größer
als ein Schwellenwert ist, zum Abschätzen einer Form der
Arbeitsfläche durch ein Kurvenoberflächenmodell
auf der Basis der Verschiebungsgrößen-Messwerte
jedes der Messpunkte, die als nicht größer als
der Schwellenwert bestimmt wurden, und zum Berechnen eines Verschiebungsgrößen-Arbeitswertes
des Kurvenoberfächenmodells von der Arbeitsreferenzfläche;
und
mit einem Korrekturmittel zum Korrigieren einer Arbeitshöhe
beim Durchführen von Arbeiten auf der Arbeitsfläche
der Schaltungsplatine auf der Basis des Verschiebungsgrößen-Arbeitswertes
des durch das Arbeitsmittel berechneten Kurvenoberflächenmodells.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Arbeitsvorrichtung
für eine Schaltungsplatine nach dem ersten Aspekt vorgeschlagen,
die weiter gekennzeichnet ist durch
ein Anpassungsbestimmungsmittel
zum Vergleichen des Verschiebungsgrößen-Arbeitswertes
an jedem der Messpunkte des durch das Arbeitsmittel berechneten
Kurvenoberflächenmodells mit den Verschiebungsgrößen-Messwerten
jedes der Messpunkte, um zu festzustellen, ob eine Differenz zwischen
beiden Verschiebungsgrößen nicht größer
als ein Schwellenwert ist, und Bestimmen, dass das Kurvenoberflächenmodell
angepasst wird, nachdem festgestellt wurde, dass die Differenz nicht
größer als der Schwellenwert ist.
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Nach
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Arbeitsvorrichtung
für eine Schaltungsplatine nach dem ersten Aspekt vorgeschlagen, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass das Operationsmittel für
jede einer Mehrzahl von Abteilungsarbeitsflächen, die durch
Abteilen der Arbeitsfläche der Schaltungsplatine in eine
Mehrzahl von Bereichen erhalten wird, eine Form der Abteilungsar beitsfläche durch
das Kurvenoberflächenmodell auf der Basis des Verschiebungsgrößen-Messwertes
als Schätzwert berechnet.
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Nach
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Arbeitsverfahren
für eine Schaltungsplatine mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
Setzen
von mindestens drei Messpunkten auf einer Arbeitsfläche
der Schaltungsplatine;
Messen eines Verschiebungsgrößen-Messwertes von
einer Arbeitsreferenzfläche der Schaltungsplatine an jedem
der gesetzten Messpunkte;
Feststellen, ob der Verschiebungsgrößen-Messwert an
dem gemessenen Messpunkt als ein Verschiebungsgrößen-Abtastwert
verwertbar ist;
Setzen, nach Feststellung einer Nichtverwertbarkeit, eines
neuen Messpunktes anstelle eines Messpunktes, der als nicht verwertbar
festgestellt wurde, und Messen des Verschiebungsgrößen-Messwertes,
um festzustellen, ob der neue Verschiebungsgrößen-Messwert
verwertbar ist, oder, nach Feststellung einer Verwertbarkeit, Schätzwertberechnung
einer Form der Arbeitsfläche der Schaltungsplatine durch ein
Kurvenoberflächenmodell auf der Basis des Verschiebungsgrößen-Messwertes
an dem Messpunkt und Berechnen eines Verschiebungsgrößen-Arbeitswertes
des Kurvenoberflächenmodells von der Arbeitsreferenzfläche;
und
Durchführen der Arbeiten an der Schaltungsplatine bei
Korrektur einer Arbeitshöhe beim Durchführen der
Arbeiten auf der Arbeitsfläche der Schaltungsplatine auf
der Basis des berechneten Verschiebungsgrößen-Arbeitswertes
des Kurvenoberflächenmodells.
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Nach
einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Arbeitsverfahren für eine Schaltungsplatine nach dem vierten
Aspekt vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist,
dass
mindestens ein Hilfsmesspunkt in der Nähe jedes der Messpunkte
beim Setzen der Messpunkte gesetzt wird,
dass der Verschiebungsgrößen-Messwert
jedes Hilfsmesspunktes durch Messen des Verschiebungsgrößen-Messwertes
gemessen wird und
dass bestimmt wird, dass die Verschiebungsgröße verwertbar
ist, indem die Verwertbarkeit der Verschiebungsgröße
festgestellt wird, wenn eine Differenz zwischen einem Maximalwert
und einem Minimalwert der Verschiebungsgrößen-Messwerte
der Messpunkte und der Hilfsmesspunkte, die in der Nähe
der Messpunkte an jedem der Messpunkte gesetzt wurden, nicht größer
als ein Schwellenwert ist.
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Nach
einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Arbeitsverfahren
für eine Schaltungsplatine nach dem vierten Aspekt vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist,
dass festgestellt wird, nachdem
das Kurvenoberflächenmodell als Schätzwert berechnet
wurde, ob das Kurvenoberflächenmodell an die Arbeitsfläche
der Schaltungsplatine angepasst ist, und
nachdem festgestellt
wurde, dass das Kurvenoberflächenmodell nicht angepasst
ist, ein neues Kurvenoberflächenmodell durch Setzen eines
neuen Messpunktes als Schätzwert berechnet wird, indem
ein neuer Messpunkt gesetzt wird.
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Nach
einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Arbeitsverfahren
für eine Schaltungsplatine nach dem sechsten Aspekt vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist,
dass zum Feststellen der Anpassung
des geschätzten Kurvenoberflächenmodells an die
Arbeitsfläche der Schaltungsplatine der Verschiebungsgrößen-Arbeitswert
an jedem der Messpunkte des Kurvenoberflächenmodells mit
dem Verschiebungsgrößen-Messwert an jedem der
Messpunkte verglichen wird, und festgestellt wird, dass das Kurvenoberflächenmodell
angepasst ist, wenn eine Differenz zwischen beiden Verschiebungsgrößen
nicht größer als ein Schwellenwert ist.
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Nach
einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Arbeitsverfahren
für eine Schaltungsplatine nach dem vierten Aspekt vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist,
dass bei der Schätzwertberechnung
des Kurvenoberflächenmodells eine Form einer Abteilungsarbeitsfläche
durch das Kurvenoberflächenmodell auf der Basis des Verschiebungsgrößen-Messwertes
für jede Abteilungsarbeitsfläche als Schätzwert
berechnet wird, die durch Abteilen der Arbeitsfläche der Schaltungsplatine
in eine Mehrzahl von Bereichen entstanden ist.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der
Erfindung kann die Arbeitshöhe genau korrigiert werden
durch Schätzwertberechnung eines Kurvenoberflächenmodell,
das durch Annäherung der Form der Platinenfläche,
auf der Arbeiten an der Schaltungsplatine durchgeführt
werden sollen, erhalten wird. Aus dem Grund kann die Arbeitsqualität
selbst dann aufrechterhalten werden, ohne die Bearbeitungsqualität
der Schaltungsplatine zu verringern, wenn eine Diskontinuität
der Fläche aufgrund eines gestuften Bereichs, eines Schlitzes, eines
Schnittbereichs oder dergleichen an der jeweiligen Schaltungsplatine
vorhanden ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese
und weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung deutlich, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung und die beigefügten Zeichnungen bezieht.
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1 ist
eine schematisierte Draufsicht auf eine elektronische Komponenten
montierende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematisierte Teilansicht von der Seite auf die Montagevorrichtung
für elektronische Komponenten der 1;
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3A ist
eine erklärende Ansicht, die eine Montagehöhe
in der Montagevorrichtung für elektronische Komponenten
nach der ersten Ausführungsform zeigt, wobei ein Zustand
dargestellt ist, bei dem die Endbereiche der Schaltungsplatine nach
unten versetzt sind;
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3B ist
eine erklärende Ansicht, die die Montagehöhe in
der Montagevorrichtung für elektronische Komponenten nach
der ersten Ausführungsform zeigt, wobei ein Zustand dargestellt
ist, bei dem die Endbereiche der Schaltungsplatine nach oben versetzt
sind;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das den Vorgang der Montagehöhenkorrektur
während der Montage von elektronischen Komponenten nach
der ersten Ausführungsform zeigt;
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5A ist
eine schematisierte Teilansicht, die Messpunkte zeigt, die auf der
Platinenfläche der ersten Ausführungsform gesetzt
sind;
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5B ist
eine schematisierte Teilansicht, die Hilfsmesspunkte zeigt, die
auf der Platinenfläche der ersten Ausführungsform
gesetzt sind;
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6 ist
eine schematisierte Perspektivansicht, die ein Kurvenoberflächenmodell
der Schaltungsplatine nach der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 ist
eine schematisierte Seitenansicht, die den Zustand der Montage von
elektronischen Komponenten nach der ersten Ausführungsform zeigt;
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8 ist
eine erklärende Ansicht, die den Aufbau eines Platinenbearbeitungssystems
einschließlich der Montagevorrichtung für elektronische Komponenten
nach der ersten Ausführungsform zeigt;
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9A ist
eine schematisierte Draufsicht, die eine Schaltungsplatine zeigt,
an der Schlitze ausgebildet sind, die von der Arbeitsvorrichtung
für eine Schaltungsplatine gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu berücksichtigen
sind, und
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9B ist
eine schematisierte Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem
die Platinenoberfläche der Schaltungsplatine nach 9A in
eine Mehrzahl von Bereichen abgeteilt ist.
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Die beste Art und Weise zur
Ausführung der Erfindung
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Bevor
mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird,
wird darauf hingewiesen, dass gleiche Teile in allen beigefügten
Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert
und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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In 1 ist
eine schematisierte Sicht auf eine Montagevorrichtung 101 für
elektronische Komponenten als ein Beispiel einer Arbeitsvorrichtung
für eine Schaltungsplatine gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt,
und eine schematisierte Teilansicht von der Seite auf die Vorrichtung
ist in 2 gezeigt.
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Der
Gesamtaufbau der Montagevorrichtung 101 für elektronische
Komponenten nach der vorliegenden ersten Ausführungsform
wird mit Bezug auf 1 und 2 zuerst
beschrieben. Es wird bemerkt, dass die Arbeitsvorrichtung für
eine Schaltungsplatine in der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung
bedeutet, die mehrere verschiedene Arbeiten (oder Fertigungsprozesse)
auf einer Arbeitsfläche (nachfolgend als Platinenfläche
bezeichnet) der Schaltungsplatine ausführt, während
sie ein Arbeitshöhenmanagement (Bearbeitungshöhe)
durchführt. In der vorliegenden ersten Ausführungsform
wird als ein Beispiel eine Montagevorrichtung für elektronische
Komponenten zum Montieren einer elektronischen Komponente auf der
Platinenfläche beschrieben, die die Montagehöhe,
das heißt den Höhenabstand zwischen der Platinenfläche
der Schaltungsplatine und dem Werkzeug (oder einer elektronischen
Komponente, die von dem Werkzeug gehalten wird) auf geeignete Weise
anpasst.
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In
der Montagevorrichtung 101 für elektronische Komponenten
nach 1 ist eine Transportführung 2 etwa
am Zentrum einer Basis 1 vorgesehen. Die Trans portführung 2 wirkt
als ein die Platinenposition feststellendes Mittel, das eine Schaltungsplatine 3 transportiert,
auf die eine elektronische Komponente zu montieren ist, und die
die Platine in einer vorgeschriebenen Position positioniert. In
der vorliegenden ersten Ausführungsform wird angenommen,
dass eine Richtung, in die die Schaltungsplatine 3 transportiert
wird, eine X-Richtung ist und eine Richtung, die sich senkrecht
dazu in einer horizontalen Ebene erstreckt, eine Y-Richtung. Ein
Komponentenzuführabschnitt 4 ist an beiden Seiten
in Y-Richtung der Transportführung 2 und eine
Mehrzahl von Teilezubringern 5 ist abnehmbar Seite an Seite
angeordnet. Ein Paar Y-Tische 6 ist an beiden Endbereichen
in X-Richtung der Basis 1 vorgesehen. Ein X-Tisch 7 ist auf
den Y-Tischen 6 bereitgestellt und durch Antreiben der
Y-Tische 6 in Y-Richtung bewegt. Ein Transportkopf 8 ist
an einem Seitenbereich des X-Tisches 7 angeordnet und wird
durch Antreiben des X-Tisches 7 in X-Richtung bewegt. Eine
Kamera 9 und ein Höhenerkennungssensor 10 sind
neben dem Transportkopf 8 angeordnet. Die Kamera 9 wirkt
als ein Erkennungsmittel zum Erkennen der Positionen der elektronischen
Komponente und der Schaltungsplatine 3, das heißt
der Positionen in einer X-Y-Ebene, indem der untere Bereich abgebildet
wird. Die Y-Tische 6 und der X-Tisch 7 wirken
als horizontale Verschiebemittel, um den Transportkopf 8,
die Kamera 9 und den Höhenerkennungssensor 10 horizontal in
beliebige Positionen auf der Basis 1 zu verschieben. Eine
Reihenkamera 11 ist zwischen der Transportführung 2 und
dem Komponentenzuführabschnitt 4 angeordnet.
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In 2 ist
eine Mehrzahl von Düseneinheiten 12 nebeneinander
am Transportkopf 8 angeordnet (das heißt, drei
Düseneinheiten 12 sind in der vorliegenden ersten
Ausführungsform in einer Reihe angeordnet). Eine Düse 13,
die eine elektronische Komponente P ansaugt und hält und
sie vom Teilezubringer 5 aufnimmt, ist an einem unteren
Endbereich jeder der Düseneinheiten 12 befestigt.
In der vorliegenden ersten Ausführungsform dient jede der
Düsen 13 als ein Beispiel für das Werkzeug,
das die Arbeit der Montage der elektronischen Komponente auf der Schaltungsplatine 3 ausführt.
Eine Hebeeinheit 12a, die die Düse 13 in
einer Z-Richtung auf und ab bewegt, ist für jede Düseneinheit 10 vorhanden,
so dass die elektronische Komponente P auf der Platine 3 montiert
wird, indem die untere Oberfläche der elektronischen Komponente
P durch Herabbe wegen der Düse 13 in Druckkontakt
mit einer Platinenfläche 3a gebracht wird. Es
wird bemerkt, dass die Z-Richtung eine Richtung ist, die sich senkrecht
zur X-Richtung und Y-Richtung erstreckt.
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Der
Höhenerkennungssensor 10 stellt die Höhe
der Platinenoberfläche 3a, d. h. eine Position
in Z-Richtung, dadurch fest, dass er Laserlicht auf einen Messpunkt
s auf der Platinenoberfläche 3a projiziert und
das reflektierte Licht empfängt. Das Ergebnis der Feststellung
durch den Höhenerkennungssensor 10 wird einer
arithmetischen Bearbeitung in einem Operationsabschnitt 14 zugeführt,
und eine Verschiebungsgröße (nachfolgend als Verschiebungsgröße bezeichnet)
d von der Referenzfläche 3b am Messpunkt wird
gemessen. Der Höhenerkennungssensor 10 und der
Operationsabschnitt 14 wirken auf die Weise als Messmittel
zum Messen der Verschiebungsgröße von der Arbeitsreferenzfläche 3b am Messpunkt
s. Es wird bemerkt, dass die Arbeitsreferenzfläche 3b die
Platinenoberfläche 3a in einem Zustand bedeutet,
in dem sie eine flache Schaltungsplatine 3 ohne Wölbung
und Verformung und durch die Transportschiene 2 positioniert
ist und der Abwärtsweg der Düse 13, d.
h. die Montagehöhe, so eingestellt ist, dass die elektronische
Komponente P ohne Ausschuss und Mängel dadurch montiert
werden kann, dass sie in Druckkontakt mit der Arbeitsreferenzfläche 3b gebracht
wird. Da die Platinenoberfläche 3a und die Arbeitsreferenzfläche 3b nicht übereinstimmen,
wenn die Schaltungsplatine 3 Wölbungen oder Verformungen
aufweist, müssen die Montagehöhen während
der Montage der elektronischen Komponente P auf der Schaltungsplatine 3 korrigiert werden.
Wenn beispielsweise die Platinenoberfläche 3a der
Schaltungsplatine 3 zu einer konvexen Form gegenüber
der Arbeitsreferenzfläche 3b verformt ist, d.
h., wenn die Platine bogenförmig so deformiert ist, dass
die Endbereiche der Schaltungsplatine weiter unten angeordnet sind,
wie es in der erklärenden Ansicht der 3A dargestellt
ist, dann wird eine nach oben gerichtete Verschiebungsgröße
d1, die die Korrekturgröße der Montagehöhe
wird, von der Montagehöhe subtrahiert, wie sie entsprechend
der Arbeitsreferenzfläche 3b eingestellt wurde.
Wenn dagegen die Platinenoberfläche 3a in konkaver
Form gegenüber der Arbeitsreferenzfläche 3b verformt
ist, d. h., wenn die Platine bogenförmig so verformt ist, dass
die Endbereiche der Schaltungsplatine 3 nach oben gerichtet
sind, wie in der erklärenden Ansicht nach 3B dargestellt,
dann wird eine nach unten gerichtete Verschiebungsgröße
d2, die zur Korrekturgröße für die Montagehöhe
wird, zur Montagehöhe, wie sie entsprechend der Arbeitsreferenzfläche 3b eingestellt
wird, hinzugefügt. Wie oben beschrieben wurde, ist es erforderlich,
die Verschiebungsgröße der Platinenoberfläche 3a von
der Arbeitsreferenzfläche 3b zu messen, indem
die Montagehöhe korrigiert wird. Darum wird in der vorliegenden
ersten Ausführungsform ein Kurvenoberflächenmodell
als Schätzwert berechnet, das sich der Form der Platinenoberfläche 3a der
Schaltungsplatine annähert, und die Montagehöhe
wird in dem Kurvenoberflächenmodell auf der Basis der Verschiebungsgröße
von der Arbeitsreferenzfläche 3b korrigiert.
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In 2 wirkt
ein Steuerabschnitt 15 als ein Mittel zur Korrektur der
Montagehöhe auf der Basis der Verschiebungsgröße
von der Arbeitsreferenzfläche 3b des Kurvenoberflächenmodells,
das in einem Speicherabschnitt 17 gespeichert ist, und
führt eine Korrektur der Montagehöhe dadurch durch,
dass es den Abwärtsweg der Düse 13 einstellt,
indem der Antrieb der Hebeeinheit 12a gesteuert wird. Der
Speicherabschnitt 17 hat einen Speicherbereich, in dem verschiedene
Daten, ein Steuerprogramm und so weiter neben Kurvenoberflächenmodellen
gespeichert sind. Ein Eingabeabschnitt 16 führt
das Eingeben von Steuersignalen an den Steuerabschnitt 15 und
das Eingeben von Daten und des im Speicherabschnitt 17 zu
speichernden Programms durch.
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Als
Nächstes wird ein Verfahren zur Korrektur der Montagehöhe
durch abschätzendes Berechnen eines Kurvenoberflächenmodells
mit Bezug auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. Bei
der abschätzenden Berechnung des Kurvenoberflächenmodells
wird zuerst eine Mehrzahl von Messpunkten auf der Platinenoberfläche 3a der
Schaltungsplatine 3 (Schritt ST1) gesetzt. Wie in 5A, die
eine schematisierte Teilansicht auf die Platinenoberfläche 3a der
Schaltungsplatine 3 ist, dargestellt ist, können
die Messpunkte (es sind s1 bis s4 dargestellt) durch den Eingabeabschnitt 16 anhand
von XY-Koordinatenwerten auf der Platinenoberfläche 3a gesetzt
werden oder sie können aus Anordnungsmustern ausgewählt
werden, die als Vorbereitung im Speicherabschnitt 17 gespeichert
vorhanden sind. Außerdem ist es akzeptabel, beim Eingeben
der Größe und Art der Schaltungsplatine 3,
der Anzahl von Messpunkten und so weiter durch den Eingabeabschnitt 16 ein
optimales Anordnungsmuster auszuwählen. Hinsichtlich eines
Messpunktes ist es von Vorteil, mindestens drei Punkte, die nicht
auf einer identischen geraden Linie angeordnet sind, zu setzen,
um für das Kurvenoberflächenmodell einen Schätzwert
zu berechnen, was später noch beschrieben wird, und es
ist von Vorteil, die Punkte in der näheren Umgebung von
vier Eckbereichen der Schaltungsplatine 3 und mittig dazwischen
oder zwischen anderen Punkten zu setzen.
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Als
Nächstes wird mindestens ein Hilfsmesspunkt in der näheren
Umgebung jedes im Schritt ST1 gesetzten Messpunktes gesetzt (Schritt
ST2). Die Hilfsmesspunkte werden für jeden im Schritt ST1
gesetzten Messpunkt gesetzt. Das heißt, die Hilfsmesspunkte
werden in der näheren Umgebung eines Messpunktes gesetzt
und sind dem Punkt zugeordnet. 5B, die
eine schematisierte Teilansicht auf die Platinenoberfläche 3a darstellt,
zeigt ein Beispiel, bei dem die Hilfsmesspunkte in der näheren
Umgebung eines Messpunktes s1 der in 5A gezeigten Messpunkte
(s1 bis s4 sind dargestellt) gesetzt sind. Die Hilfsmesspunkte sind
insgesamt an vier Stellen als sx1 und sx2 in X-Richtung und sy1
und sy2 in Y-Richtung um den Messpunkt s1, der als Zentrum dient,
angeordnet. Obgleich Anzahl und Anordnung der Hilfsmesspunkte willkürlich
ausgewählt werden können, ist es von Vorteil,
die Punkte in vier Richtungen gegenüber dem Messpunkt zu
setzen, wie es in der vorliegenden Ausführungsform der
Fall ist. Die Hilfsmesspunkte können anhand von XY-Koordinatenwerten
durch den Eingabeabschnitt 16 gesetzt werden, oder sie
können aus den vorbereitend im Speicherabschnitt 17 gespeicherten
Anordnungsmustern ausgewählt werden. Es ist auch akzeptabel, dass
das geeignete Anordnungsmuster nach der Eingabe von Nummer und Anordnung
der Hilfsmesspunkte durch den Eingabeabschnitt 16 ausgewählt wird.
Obgleich es in 5B nicht gezeigt wird, sind auch
vier Hilfsmesspunkte in der näheren Umgebung jedes der
weiteren Messpunkte, s2, s3 und s4, gesetzt.
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Als
Nächstes werden die Verschiebungsgrößen
an den Messpunkten und an den Hilfsmesspunkten, die in den Schritten
ST1 und ST2 gesetzt wurden, gemessen (Schritt ST3). Das Messen der
Verschiebungsgrößen erfolgt mit der Durchführung
einer arithmetischen Verarbeitung der Bestimmungsergebnisse des
Höhenerkennungssensors 10 im Operationsabschnitt 14,
wie oben beschrieben, und die gemessenen Verschiebungsgrößen
werden vorübergehend im Speicherabschnitt 17 gespeichert,
indem die Verschiebungsgrößen an jedem Messpunkt
und den für den Messpunkt gesetzten Hilfsmesspunkten zu einer
Gruppe zusammengefasst werden. In dem in 5B gezeigten
Beispiel sind insgesamt fünf Verschiebungsgrößen
an einem Messpunkt s1 und den vier Hilfsmesspunkten sx1, sx2, sy1,
sy2, die dem Messpunkt s1 zugeordnet sind, als Satz in einer Gruppe
gespeichert. Auf gleiche Weise werden die Verschiebungsgrößen
an jedem der weiteren Messpunkte s2, s3, s4 und den für
diese Messpunkte im Schritt ST2 gesetzten Hilfsmesspunkten als ein
Satz gespeichert.
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Als
Nächstes wird die Eignung der im Schritt ST3 gemessenen
Verschiebungsgrößen als Abtastverschiebungsgrößen
bestimmt (Schritt ST4). Die Bestimmung erfolgt durch Berechnung
einer Differenz zwischen einer maximalen Verschiebungsgröße und
einer minimalen Verschiebungsgröße für
jede der im Speicherabschnitt 17 gespeicherten Gruppen von
Verschiebungsgrößen und Vergleichen des Unterschiedes
zwischen der maximalen Verschiebungsgröße und
der minimalen Verschiebungsgröße mit einem vorgeschriebenen
Schwellenwert. Der vorgeschriebene Schwellenwert ist während
der Vorbereitung im Speicherabschnitt 17 gespeichert und
beispielsweise auf 0,3 mm, wie in der vorliegenden ersten Ausführungsform,
eingestellt worden. Ist der Unterschied zwischen der größten
Verschiebungsgröße und der kleinsten Verschiebungsgröße
in der Gruppe jeder Verschiebungsgrößen nicht
größer ist als der vorgeschriebene Schwellenwert,
werden die Verschiebungsgrößen an den zu der Gruppe
gehörenden Messpunkten als verwertbar angesehen, als Abtastverschiebungsgröße
zu dienen, und die Verschiebungsgrößen an den
Messpunkten werden als Abtastverschiebungsgrößen
zum Berechnen des Schätzwertes für das Kurvenoberflächenmodell
ausgewählt (Schritt ST5).
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Ist
die Differenz zwischen der größten Verschiebungsgröße
und der kleinsten Verschiebungsgröße in der Gruppe
der Verschiebungsgröße größer als
der vor geschriebene Schwellenwert, gelten die in der Gruppe enthaltenen
Verschiebungsgrößen an den Messpunkten als nicht
verwertbar für die Abtastverschiebungsgrößen.
Das bedeutet, dass, wenn die Differenz zwischen der größten
Verschiebungsgröße und der kleinsten Verschiebungsgröße
in der Gruppe größer ist als der vorgeschriebene
Schwellenwert, mit großer Wahrscheinlichkeit eine Diskontinuität
wie ein gestufter örtlicher Bereich, ein Schlitz, ein Schnittbereich
oder dergleichen zwischen dem Messpunkt und den Hilfsmesspunkten
in der näheren Umgebung des Punktes vorhanden ist. Werden
die Verschiebungsgrößen an solchen Messpunkten
als Abtastverschiebungsgrößen zur Schätzwertberechnung
des Kurvenoberflächenmodells ausgewählt, dann
spiegelt sich die lokale Veränderung in nachteiliger Weise
in der Formberechnung der Platinenfläche wider, und es
ist zu befürchten, dass ein Kurvenoberflächenmodell
berechnet wird, das sich von der Form der tatsächlichen
Platinenfläche stark unterscheidet. Wenn die Differenz
zwischen der größten Verschiebungsgröße
und der kleinsten Verschiebungsgröße in der Gruppe
größer ist als der vorgeschriebene Schwellenwert,
werden darum die Messpunkte, die in dem Satz enthalten sind, für
ungültig erklärt und es wird ein neuer Messpunkt
in der näheren Umgebung dieses Messpunktes gesetzt (Schritt ST6).
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Beim
Setzen des neuen Messpunktes ist es auch möglich, die Punkte
auf der Platinenoberfläche 3a entsprechend XY-Koordinatenwerten
durch den Eingabeabschnitt 16 zu setzen, wie beim Setzen
im Schritt ST1, oder es kann akzeptiert werden, wenn die Punkte
automatisch von den Anordnungsmustern gesetzt werden, die als Vorbereitung
im Speicherabschnitt 17 gespeichert sind. Für
den neu gesetzten Messpunkt werden auch die Vorgänge des
Setzens von Hilfsmesspunkten (Schritt ST2), des Messens der Verschiebungsgrößen
(Schritt ST3) und der Bestimmung der Verwertbarkeit (Schritt ST4)
ausgeführt. Wenn im Schritt ST4 festgestellt wird, dass
die Verschiebungsgrößen der neuen Messpunkte als
Abtastverschiebungsgrößen verwertbar sind, werden die
Verschiebungsgrößen an den neuen Messpunkten als
Abtastverschiebungsgrößen ausgewählt (Schritt
ST5).
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Da,
wie oben beschrieben wurde, die Verschiebungsgrößen
an den Diskontinuitäten der Flächen, wie sie beispielsweise
ein stellenweise gestufter Bereich, ein Schlitz oder ein Schnittbereich
der Platinenoberfläche 3a darstellen, nicht als
Abtastverschiebungsgröße zum abschätzenden
Berechnen des Kurvenoberflächenmodells ausgewählt
werden, beeinflusst eine lokale Erhöhung oder Verringerung der
Verschiebungsgröße die Berechnung des Kurvenoberflächenmodells
nicht. Mit dieser Anordnung wird ein Kurvenoberflächenmodell
als Annäherung berechnet, dass der Form der tatsächlichen
Platinenoberfläche 3a besser angenähert
ist, und die Montagehöhe, die auf der Basis der Verschiebungsgrößen
des Kurvenoberflächenmodells von der Arbeitsreferenzfläche 3b korrigiert
wurde, wird auf eine geeignete Höhe eingestellt, was zu
einer Verbesserung der Montagequalität führt.
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Als
Nächstes wird das Kurvenoberflächenmodell auf
der Basis der als Abtastverschiebungsgrößen im
Schritt ST5 akzeptierten Verschiebungsgrößen als
Schätzwert berechnet (Schritt ST7). Das Kurvenoberflächenmodell
wird durch Analyse und Übertragung der Tendenz der Wölbung
und Verformung der gesamten Platinenoberfläche 3a in
mathematische Formen auf der Basis der Abtastverschiebungsgröße
berechnet. 6 zeigt ein Kurvenoberflächenmodell 20,
wie es durch Schätzwertberechnen der Platinenoberfläche 3a erzielt
wird, wenn eine Wölbungsverformung in konvexer Form gegenüber der
Arbeitsreferenzfläche 3b vorhanden ist. Das Kurvenoberflächenmodell 20 ist
in mathematische Formen übersetzt und im Speicherbereich 17 gespeichert,
und alle Punkte auf dem Kurvenoberflächenmodell 20 sind
durch ein XYZ-Koordinatensystem ausgedrückt. Der Operationsabschnitt 14 wirkt
als ein Arbeitsmittel zum Berechnen der Verschiebungsgrößen
des Kurvenoberflächenmodells 20 von der Arbeitsreferenzfläche 3b und
kann die Verschiebungsgrößen an allen Punkten
des Kurvenoberflächenmodells 20 von der Arbeitsreferenzfläche 3b berechnen.
Beispielsweise wird ein Z-Koordinatenwert zm, der die Verschiebungsgröße
an den XY-Koordinaten (xm, ym) des Kurvenoberflächenmodells 20 darstellt,
aus den XY-Koordinaten (xm, ym) eines willkürlich gewählten
Montagepunktes m auf der Schaltungsplatine 3 berechnet.
Die Korrektur der Montagehöhe wird unter Verwendung des
Z-Koordinatenwerts zm als eine Korrekturgröße
für die Montage auf der Platinenoberfläche 3a durchgeführt.
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Praktisch
bedeutet dies, dass die Schätzwertberechnung des Kurvenoberflächenmodells durchgeführt
wird, indem eine arithmetische Bearbeitung erfolgt, bei der die
XY-Koordinaten (x, y) jedes Messpunktes der Schaltungsplatine 3 und
die Verschiebungsgröße (Messverschiebungsgröße)
z in eine Gleichung z = f(x, y) der gekrümmten Oberfläche
im Operationsabschnitt 14 eingesetzt wird. Wird ein Kurvenoberflächenmodell
mit einer Verschiebung in Y-Richtung als ein verhältnismäßig
einfaches Beispiel berechnet, kann die Gleichung der gekrümmten Oberfläche
ausgedrückt werden durch eine Quadrik z = ay2 +
by + c, und es können drei Unbekannte (a, b, c) erhalten
werden durch Eingabe der Daten von mindestens drei Messpunkten.
Wenn weiterhin ein Kurvenoberflächenmodell berechnet wird,
bei dem eine Verschiebung zusätzlich in X-Richtung auftritt, kann
das Kurvenoberflächenmodell durch Verwenden der Gleichung
einer ihr entsprechenden gekrümmten Oberfläche
berechnet werden. Obgleich es möglich ist, die Gleichung
auszurechnen, die das Kurvenoberflächenmodell ausdrückt,
indem auf diese konkrete Weise eine Berechnung durchgeführt wird,
ist es möglich, dass das Kurvenoberflächenmodell
durch Vorbereiten einer Mehrzahl von Gleichungsarten für
zu berechnende gekrümmte Oberflächen (die beispielsweise
vorbereitend im Speicherabschnitt 17 gespeichert sind)
und Auswählen derjenigen Gleichung für gekrümmte
Oberflächen, die dem Berechnungsergebnis am nächsten
kommt, die Berechnung effizienter durchzuführen ist.
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Als
nächster Schritt wird die Anpassung von Kurvenoberflächenmodell 20 und
Platinenoberfläche 3a festgestellt (Schritt ST8).
Es wird bestimmt, wie viel Verschiebung zwischen dem im Schritt
ST7 berechneten Kurvenoberflächenmodell 20 und
der Platinenfläche 3b besteht, und zwar auf der
Basis einer Differenz zwischen den Verschiebungsgrößen (Messwerte
(Messverschiebungsgrößen)) an der Mehrzahl der
Messpunkte, die als Abtastverschiebungsgröße akzeptiert
wurden, und den Verschiebungsgrößen (errechnete
Werte (Arbeitsverschiebungsgröße)) des Kurvenoberflächenmodells 20,
die aus den XY-Koordinatenwerten der Messpunkte errechnet wurden.
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Wenn
festgestellt wird, dass keine der Differenzen zwischen all den Messwerten
(Messverschiebungsgrößen) und den errechneten
Werten (Arbeitsverschiebungsgrößen) größer
ist als der vorgeschriebene Schwellenwert, wird bestimmt, dass das
Kurvenoberflächenmodell 20 an die Platinenoberfläche 3a angepasst
ist, und die Montagehöhe wird auf der Basis der Verschiebungsgrößen
(Arbeitsverschiebungsgrößen) des Kurvenoberflächenmodells 20 (Schritt ST9)
korrigiert. Der vorgeschriebene Schwellenwert ist zur Vorbereitung
im Speicherabschnitt 17 gespeichert und beispielsweise
auf 0,3 mm, wie in der vorliegenden ersten Ausführungsform,
eingestellt worden. Ist dagegen der Unterschied zwischen dem gemessenen
Wert (Messverschiebungsgröße) und dem errechneten
Wert (Arbeitsverschiebungsgröße) größer
als der vorgeschriebene Schwellenwert, gilt das Kurvenoberflächenmodell 20 als
nicht an die Platinenfläche 3b angepasst. In einem
solchen Fall wird noch zusätzlich ein neuer Messpunkt in
der näheren Umgebung des Messpunktes gesetzt, dessen gemessener
Wert die Differenz zum berechneten Wert den Schwellenwert überschreitet
(Schritt ST10), und es wird ein Kurvenoberflächenmodell 20 als
Schätzwert berechnet, das besser an die Form der Platinenoberfläche 3a angepasst
ist, indem weitere detaillierte Abtastdaten bei einer erhöhten
Anzahl von Messpunkten erzielt werden. Hinsichtlich des neu hinzugefügten
Messpunktes wird, nachdem im Schritt ST2 Hilfsmesspunkte gesetzt
und im Schritt ST3 ihre Verschiebungsgrößen gemessen
wurden, festgestellt, ob die im Schritt ST4 gemessenen Verschiebungsgrößen
als Abtastverschiebungsgrößen angepasst sind.
Wenn festgestellt wird, dass das neu berechnete Kurvenoberflächenmodell 20 an
die Platinenoberfläche 3a angepasst ist, wird
nach erneuter Schätzwertberechnung des Kurvenoberflächenmodells 20 im
Schritt ST8 die Schätzwertberechnung des Kurvenoberflächenmodells 20 vervollständigt, und
die Montagehöhe wird auf der Basis der Verschiebungsgrößen
des neu berechneten Kurvenoberflächenmodells 20 korrigiert
(Schritt ST9). Es wird bemerkt, dass die Feststellung der Anpassung
im Operationsabschnitt 14 vorgenommen wird und dass der
Operationsabschnitt 14 als das die Anpassung feststellende
Mittel wirkt.
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In 7,
einer schematisierten Ansicht eines Zustandes, bei dem eine elektronische
Komponente montiert wird, während die Schaltungsplatine 3 in
Montage position ist, ist die Montagehöhe bei der Montage
der elektronischen Komponente an einem willkürlich gewählten
Montagepunkt m auf der Platinenoberfläche 3a gleich
h3. Die Montagehöhe h3 wird berechnet, indem eine Korrekturgröße
h2 durch arithmetische Bearbeitung einer Verschiebungsgröße
zm des Kurvenoberflächenmodells 20 von den XY-Koordinaten
(xm, ym) des Montagepunktes m, wie in 6 gezeigt,
errechnet und die Korrektur ausgeführt wird, indem die
Korrekturgröße h2 von einer Montagehöhe
h1 subtrahiert wird, die auf die Arbeitsreferenzfläche 3b angepasst
wurde. Befindet sich die Schaltungsplatine 3 in der Montageposition, kann
die elektronische Komponente P darauf mit hoher Genauigkeit montiert
werden, indem die Düse 13, die die elektronische
Komponente P mit der so korrigierten Montagehöhe h3 ansaugt
und hält, nach unten bewegt wird und die Komponente mittels
der Hebeeinheit 12a und über ein Haftmaterial
(zum Beispiel ein Lötmaterial) in der Montageposition der Schaltungsplatine 3 andrückt.
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Darum
wird, indem auf diese Weise die Anpassung zwischen dem als Schätzwert
berechneten Kurvenoberflächenmodell 20 und der
Platinenfläche 3b überprüft
wurde, das der Form der tatsächlichen Platinenoberfläche 3a angenäherte
Kurvenoberflächenmodell 20 als Schätzung
berechnet und die Montagehöhe auf der Basis der Verschiebungsgrößen
des Kurvenoberflächenmodells 20 von der Arbeitsreferenzfläche 3b angepasst,
was zu einer Verbesserung der Montagequalität führt.
Außerdem kann, da ein genaues Kurvenoberflächenmodell 20 als
Schätzwert berechnet werden kann, indem ein zusätzliches
Setzen der Hilfsmesspunkte nur bei nicht hergestellter Anpassung
durchgeführt wird, die Effizienz verbessert werden, indem
die Anzahl von Messpunkten zu Beginn der Berechnungstätigkeit verringert
und die Verbindung genau und effizient mit einer kleineren Anzahl
von Proben erreicht wird.
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Der
Grund dafür, dass ein Schwellenwert von 0,3 mm als Schwellenwert
in den Schritten ST4 und ST8 vorgeschrieben wird, liegt darin, dass
ein Fehlerbereich von etwa 0,3 mm für die Verschiebungsgröße der
Platinenoberfläche 3a toleriert wird, da etwa
0,3 mm als Eindruckgröße (Größe
der Eindruckvertiefung bei Druckausübung) der elektronischen
Komponente auf die Schaltungsplatine durch die Düse 13 erforderlich
ist, die zur Montage der elektronischen Komponente durch Antrieb
der Hebeeinheit 12a nach unten bewegt wird. Es ist darum
von Vorteil, bei Gelegenheit einen vorgeschriebenen Schwellenwert einzustellen,
der der Eindruckgröße der Düse 13 entspricht,
um die Montagequalität zu verbessern.
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Die
schematisierte, erklärende Ansicht der 8 wird
zugrundegelegt, um ein Platinenbearbeitungssystem zu beschreiben,
das aus einer Mehrzahl von Arbeitsvorrichtungen (nachfolgend als
Platinenbearbeitungsvorrichtung bezeichnet) für eine Schaltungsplatine
besteht, wie es die Montagevorrichtung 101 für
elektronische Komponenten nach der vorliegenden ersten Ausführungsform
darstellt. In 8 besteht das Platinenbearbeitungssystem
aus einer Mehrzahl von Platinenbearbeitungsvorrichtungen in der
Reihenfolge der Arbeitsvorgänge. Die Platinenbearbeitungsvorrichtung 30,
die sich im obersten Strom der Arbeitsprozesse befindet, ist mit
einem Höhenerkennungssensor 10, einem Operationsabschnitt 14,
einem Steuerabschnitt 15 und einem Speicherabschnitt 17 ausgestattet
und so aufgebaut, dass die Verschiebungsgrößen
des durch mathematische Vorgänge aus der im Speicherabschnitt 17 gespeicherten
Arbeitsreferenzfläche entstandenen Kurvenoberflächenmodells
im Operationsabschnitt 14 berechnet werden und die Platinenoberfläche
vorgeschriebenen Arbeitsprozessen unterzogen wird, indem die Arbeitshöhe
auf der Basis der Verschiebungsgrößen mit Hilfe
des Steuerabschnitts 15 korrigiert werden. Der Speicherabschnitt 17 der
Platinenbearbeitungsvorrichtung 30 ist mit einem Steuersystem
so verbunden, dass sie miteinander kommunizieren können;
das Steuersystem ist aus Operationsabschnitten 14 und Steuerabschnitten 15 aufgebaut, die
für Platinenbearbeitungsvorrichtungen 31, 32, 33 auf
der stromabwärtigen Seite der Arbeitsprozesse angeordnet
sind. Die Platinenbearbeitungsvorrichtungen 31, 32, 33 sind
so aufgebaut, dass die Verschiebungsgrößen des
auf mathematischen Vorgängen beruhenden Kurvenoberflächenmodells
von der Arbeitsreferenzfläche, die im Speicherabschnitt 17 der
Platinenbearbeitungsvorrichtung 30 gespeichert ist, in
den Operationsabschnitten 14 berechnet werden, und dass
an der Platinenfläche die vorgeschriebenen Arbeiten durchgeführt
werden, indem die Arbeitshöhe auf der Basis der Verschiebungsgrößen mit
Hilfe der Steuerabschnitte 15 korrigiert werden.
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Wie
oben beschrieben, wird die Montagehöhe durch ein identisches
Kurvenoberflächenmodell in allen Prozessen korrigiert,
die zur Durchführung verschiedener Arbeiten an einer Platine
ausgeführt werden, indem die Arbeitshöhe in den
weiteren Platinenbearbeitungsvorrichtungen auf der Basis des Kurvenoberflächenmodells
korrigiert wird, das durch die Platinenbearbeitungsvorrichtung als
Schätzwert berechnet wurde, die mindestens im obersten
Strom der Arbeitsprozesse des Platinenbearbeitungssystems angeordnet
ist, das aus einer Mehrzahl von Platinenbearbeitungsvorrichtungen
zur Durchführung der vorgeschriebenen Arbeitsprozesse an
der Platine besteht; das führt zu einer Verbesserung der
Arbeitsqualität. Außerdem ist es nur erforderlich,
dass das Messmittel, beispielsweise der Höhenerkennungssensor 10,
mindestens für die Platinenbearbeitungsvorrichtung im obersten
Arbeitsprozessstrom vorgesehen ist, was also wirtschaftlich günstig
ist. Außerdem wird es möglich, für jede
der Vorrichtungen die Betriebsstunden zu kürzen, da es
nicht erforderlich ist, für jeden Arbeitsvorgang die Platinenfläche
zu messen, was der Effizienz dient.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als
Nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 9A ist eine schematisierte Sicht
auf eine Schaltungsplatine, die von der Bearbeitungsvorrichtung
für Schaltungsplatinen nach der vorliegenden zweiten Ausführungsform
bearbeitet wird. 9B ist eine Ansicht eines Zustandes,
in dem die Platinenfläche der Schaltungsplatine der 9A in
eine Mehrzahl von Bereichen aufgeteilt ist. Obgleich die Platinengesamtfläche 3a der
Schaltungsplatine 3 in der ersten Ausführungsform
mit einem Kurvenoberflächenmodell 20 berechnet
wird, unterscheidet sich die vorliegende zweite Ausführungsform
davon insofern, dass die Form jeder Bereichsfläche, die
durch das Aufteilen einer Platinenfläche 53a einer
Schaltungsplatine 53 in beliebige Berei che erzielt wird,
durch ein Kurvenoberflächenmodell als Schätzwert
berechnet wird, und die Form der Platinengesamtoberfläche 53a als Schätzwert
berechnet wird, indem die Mehrzahl von Kurvenoberflächenmodellen
verwendet wird. Nachfolgend wird nur der Punkt beschrieben, in dem
sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
unterscheidet.
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9A zeigt
die Schaltungsplatine 53, an der Schlitze 53c,
d. h. eine Mehrzahl von Öffnungsbereichen, ausgebildet
sind. Bei der Schätzwertberechnung des Kurvenoberflächenmodells
der Platinenoberfläche 53a mit einer Diskontinuität,
wie sie der Schlitz 53c darstellt, wird die Platinenoberfläche 53a in
eine Mehrzahl von Bereichen aufgeteilt, wobei die Positionen der
Schlitze 53c als Teile von Teilungslinien 53d dienen,
so dass die Platinenoberfläche 53a in beispielsweise
drei abgeteilte Flächen 53e, 53f, 53g aufgeteilt
ist, wie es in 9B gezeigt ist. Für
die abgeteilten Flächen 53e, 53f, 53g werden
Kurvenoberflächenmodelle als Schätzwerte berechnet
wie für die Berechnung des Kurvenoberflächenmodells
der Platinenfläche in der ersten Ausführungsform.
Die Teilungslinien 53d können durch XY-Koordinatenwerte
durch den Eingabeabschnitt 16 gesetzt werden oder können
aus Abteilungsmustern ausgewählt werden, die vorbereitend
im Speicherabschnitt 17 gespeichert wurden.
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Wenn
auf diese Weise die Kurvenoberflächenmodelle kombiniert
werden, die durch Aufteilung einer Platinenfläche 53b in
die Mehrzahl von Abteilungsflächen 53e, 53f, 53g als
Schätzwerte berechnet wurden, kann eine diskontinuierliche
Wölbungsform und eine Wölbungsform mit einer komplizierten Kurvenoberfläche
als Schätzwert berechnet werden. Dadurch kann ein an die
Platinenoberfläche 53a mit der Diskontinuität
in Form eines stufenförmigen Bereichs, eines Schlitzes,
eines Schnittbereichs oder dergleichen besser angepasstes Kurvenoberflächenmodell
als Schätzwert berechnet werden. In jeder der abgeteilten
Oberflächen 53e, 53f, 53g sollte
die Messung der Verschiebungsgrößen und die Berechnung des
Kurvenoberflächenmodells vorzugsweise durchgeführt
werden, indem Messpunkte an mindestens drei Punkten gesetzt werden
oder, was noch besser ist, indem sie in der näheren Umgebung
von Eckbereichen und Mittelpunkten zwischen ihnen oder anderen Punkten
gesetzt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung sind die „Hilfsmesspunkte" solche
Hilfsmesspunkte, die in der näheren Umgebung von Messpunkten
gesetzt werden, um festzustellen, ob die am „Messpunkt"
gemessene Verschiebungsgröße als Abtastverschiebungsgröße verwertbar
ist. Die Hilfsmesspunkte werden also für die Feststellung
der Verwertbarkeit benutzt und nicht für die Schätzwertberechnung
des Kurvenoberflächenmodells.
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Die
Schaltungsplatine enthält im Allgemeinen einen Widerstandsabschnitt
und einen Elektrodenabschnitt, und diese Bereiche weisen ein unterschiedliches
Verhalten bei der Lichtreflexion und dergleichen auf. Es wird der
Fall betrachtet, wo die durch den Höhenpositionssensor
erkannten Höhendaten variieren. Es kommt manchmal auch
vor, dass das Reflexionsverhalten auch in Bereichen variiert, wo ein
Bondingmaterial wie Lötpaste auf die Schaltungsplatine
aufgebracht wurde. Darum werden die Hilfsmesspunkte in der näheren
Umgebung der Peripherien der Messpunkte gesetzt, um festzustellen,
ob die am Messpunkt gemessene Verschiebungsgröße
verwertbar ist. Von diesem Standpunkt aus gesehen kann gesagt werden,
dass die Hilfsmesspunkte ungeeignet sind, wenn sie in nächster
Nähe zum Messpunkt oder extrem weit davon entfernt angeordnet sind.
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Beispielsweise
sollte die Grenze für die Nähe vorzugsweise nicht
unter 0,3 mm liegen, was die Breite bei der Bildung der kleinsten
Elektrode ist, die auf der Schaltungsplatine ausgebildet werden
wird. Der Grund dafür ist, dass eine solche Elektrode die kleinste
der Wellenbildungen ist, die auf der Schaltungsplatine ausgebildet
werden. Die Grenze für die Trennung sollte zum Beispiel
vorzugsweise nicht auf mehr als 5 mm oder nicht mehr als maximal
10 mm eingestellt sein, da der ursprüngliche Zweck für
die Ergänzung der gemessenen Werte der Messpunkte bei einer
extrem großen Trennung nicht mehr erreicht werden kann.
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In
einem Fall, wo elektronische Komponenten fortlaufend auf einer Schaltungsplatine
identischer Type in der Montagevorrichtung 101 für
elektronische Komponenten montiert werden, ist es außerdem
auch möglich, ein Kurvenoberflächenmodell dadurch
als Schätzwert zu berechnen, indem ein Messpunkt und Hilfsmesspunkte
auf der Schaltungsplatine gesetzt werden, die als erste, wie für
die erste Ausführungsform beschrieben, beladen wird, den Messpunkt
an der gleichen Position zu setzen wie es der Messpunkt auf der
zuerst beladenen Schaltungsplatine war und ein Kurvenoberflächenmodell
als Schätzwert zu berechnen, ohne Hilfsmesspunkte für die
zweite und nachfolgende Schaltungsplatinen zu setzen. Der Grund
für dieses Vorgehen liegt darin, dass, wenn die Verwertbarkeit
des Messpunktes als Abtastverschiebungsgröße für
die erste Schaltungsplatine festgestellt wurde, der Schritt der
Feststellung der Verwertbarkeit dadurch umgangen werden kann, dass
ein Messpunkt bei nachfolgenden Schaltungsplatinen an der gleichen
Position gesetzt wird. In einem solchen Fall kann die Schätzwertberechnung des
Kurvenoberflächenmodells effizient durchgeführt werden.
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Die
Beschreibung bezieht sich zwar auf den Fall, wo die Bearbeitungsvorrichtung
für die Schaltungsplatine die Montagevorrichtung für
elektronische Komponenten ist, wie es in jedem der oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele der Fall ist, es ist jedoch auch möglich,
dass eine solche Bearbeitungsvorrichtung auf eine Beschichtungs-/Druckvorrichtung
zur Durchführung von Beschichtungen oder Druckvorgängen
mit Lötpaste auf der Arbeitsfläche der Schaltungsplatine
angewendet wird oder auf eine Bondingvorrichtung zum mechanischen
und elektrischen Bonden einer elektronischen Komponente auf einer
Schaltungsplatine durch einen Thermokompressions- und Wiederaufschmelzvorgang
oder auf eine Vorrichtung zum Aufteilen einer Schaltungsplatine
in einzelne Bereiche, wenn es sich um eine Multi-Produkt-Platine
handelt, usw.
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Als
Nächstes werden brauchbare Einrichtungspunkte (contrivance
points) beschrieben, die in Kombination mit dem Bearbeitungsverfahren
für die Schaltungsplatine für jede der oben beschriebenen Ausführungsformen
implementiert werden.
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Wenn
die Schaltungsplatine beispielsweise aus einem verhältnismäßig
weichen Material gebildet und die Wölbungsgröße
nachteilig vergrößert ist, kann der Fall eintreten,
dass die Schaltungsplatine andere im Transportpfad der Schaltungsplatine
oder oberhalb ihrer Halteposition angeordnete oder arbeitende Elemente
stört. Um ein solches Problem im Voraus zu verhindern,
wird die Wölbungsgröße der Schaltungsplatine
mit einem voreingestellten Schwellenwert verglichen, nachdem ein
Kurvenoberflächenmodell als Schätzwert berechnet
wurde, und eine Schaltungsplatine mit einer größeren
Wölbungsgröße wird entsprechend einem
ansteigenden Grad der Störung anderer Bauelemente spezifiziert,
und es wird eine Fehleranzeige für den Bearbeitungsprozess
ausgegeben. Folglich kann das Auftreten einer tatsächlichen
Störung durch Auftreffen auf andere Bestandteile verhindert
werden, indem der Bearbeitungsvorgang der Schaltungsplatine mit
der oben beschriebenen großen Wölbungsgröße
angehalten wird.
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Außerdem
kann ein Verfahren zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der
Höhenbestimmung durch einen Höhenerkennungssensor,
der die Höhe des Messpunktes durch Projektion von Laserlicht
feststellt, in Kombination mit jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
durchgeführt werden. In der Praxis ist ein Vakuumsensor
im Pfad des Vakuum-Ansaugens der Düse zum Ansaugen und Halten
einer elektronischen Komponente vorgesehen, und die auf einer bestimmten
Höhe angeordnete Düse wird allmählich
abgesenkt, während der Vakuum-Ansaugvorgang durchgeführt
wird. In der Folge wird der Zeitpunkt, an dem der Vakuumdruck im
Pfad des Vakuum-Ansaugens in beachtlicher Weise ansteigt, vom Vakuumsensor
erkannt, und der Wert einer Codierung in der Hebeeinheit der Düse
zu dem Zeitpunkt wird festgestellt. Ein solcher Zeitpunkt ist der
Zeitpunkt, wo das Spitzenende der Düse mit der Platinenoberfläche
der Schaltungsplatine in Kontakt kommt, und die Höhenposition
der Platinenoberfläche der Schaltungsplatine zum Zeitpunkt
des Kontaktes der Düse kann durch Verwendung des Wertes der
Codierung festgestellt werden. Als Nächstes wird die Höhenposition
der Platinenoberfläche durch einen Höhenerkennungssensor
in derselben Position auf der Schaltungsplatine festgestellt. Als
Nächstes wird eine Differenz zwischen dem durch den Höhenerkennungssensor
festgestellten Wert und der durch die Verwendung des Vakuumsensors
der Düse festgestellten Höhenposition als Referenz
berechnet und als ein Abweichungskorrekturwert gespeichert. Indem
die Fertigungsdaten (ursprünglichen Daten) selbst durch
Verwendung eines solchen Abweichungskorrekturwertes korrigiert werden,
wird der durch den Höhenerkennungssensor gemessene Wert
korrigiert und das Kurvenoberflächenmodell kann mit großer
Genauigkeit als Schätzwert berechnet wer den. Wenn beispielsweise
die durch den Höhenerkennungssensor festgestellte Höhe
1,5 mm beträgt und die durch die Düse festgestellte
Höhenposition 1,7 mm beträgt, wird der Abweichungskorrekturwert
+0,2 mm, und es wird ein Wert als korrigierte Positionsangabe behandelt,
der durch die Addition von +0,2 mm zu der durch den Höhenerkennungssensor erkannten
Höhenposition entsteht. Es ist möglich, dass ein
Flusssensor zum Erkennen des Vakuum-Ansaugwertes anstelle des Vakuumsensors (Drucksensors)
zum Feststellen des Zeitpunktes des Düsenkontaktes mit
der Platinenoberfläche verwendet wird.
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Die
Korrektur, die einen solchen Abweichungskorrekturwert benutzt, ist
nicht nur dann anzuwenden, wenn die Fertigungsdaten (ursprünglichen Daten)
selbst direkt korrigiert werden, wie oben beschrieben, sondern auch
dann, wenn die Fertigungsdaten durch Feststellen der Höhenposition
unter Verwendung der Düse für jedes Fertigungslos
von Schaltungsplatinen (Schaltungsplatinen-Fertigungsgruppe derselben
Ausführung) festgestellt werden.
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Außerdem
sollte das Feststellen der Höhenposition bei Benutzung
der Düse vorzugsweise entweder in der Gruppe der glattesten
Oberfläche der Gruppe von Messpunkten und Hilfsmesspunkten
auf der Platinenoberfläche der Schaltungsplatine durchgeführt
werden oder anhand von Messreferenzpunkten, die für die
Schaltungsplatine voreingestellt sind.
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Es
wird bemerkt, dass durch eine geeignete Kombination der beliebig
gewählten Ausführungen der oben genannten verschiedenen
Ausführungsformen die ihnen innewohnenden Wirkungen erzeugt werden
können.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Arbeitshöhe genau dadurch
korrigiert werden, dass das an die Form der Platinenoberfläche
der Schaltungsplatine besser angepasste Kurvenoberflächenmodell
als Schätzwert berechnet wird. Darum kann der Vorteil der
Aufrechterhaltung der Bearbeitungsqualität in zufriedenstellender
Weise ohne Verringerung der Bearbeitungsqualität der Schaltungsplatine auch
dann sichergestellt werden, wenn aufgrund des Einflusses eines gestuften
Bereichs, eines Schlitzes, eines Schnittbereichs oder dergleichen auf
der jeweiligen Schaltungsplatine eine Diskontinuität vorhanden
ist, und es ist eine bedienungsfreundliche Arbeit auf einem Gebiet
möglich, wo eine elektronische Komponente montiert wird,
indem eine Schaltungsplatine vorgeschriebenen Arbeitsvorgängen
unterzogen wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen und
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständig
beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, dass mehrere Veränderungen
und Modifikationen Fachleuten auf diesem Gebiet deutlich vor Augen
treten. Solche Änderungen und Modifikationen sollen als
sich im Bereich der vorliegenden Erfindung befindend gelten, wie
sie durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, wenn sie sich nicht davon entfernen.
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Die
gesamte Offenbarung der
japanischen Patentanmeldung
Nr. 2005-343272 , angemeldet am 29. November 2005, ist hiermit
durch Bezug eingeschlossen, einschließlich der Beschreibung,
der Zeichnungen und der Ansprüche zum Patent.
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Zusammenfassung
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Durch
eine Schätzwertberechnung eines Kurvenoberflächenmodells
durch Annäherung an die Form der Platinenfläche
einer Schaltungsplatine werden Hilfsmesspunkte zusätzlich
zu Messpunkten auf der Platinenfläche gesetzt. Die Verwertbarkeit
als ein Verschiebungsgrößen-Abtastwert wird beim
Schätzwertberechnen eines Kurvenoberflächenmodells festgestellt
anhand einer Differenz einer Verschiebungsgröße
von einer Arbeitsreferenzfläche. Wenn der Verschiebungsgrößen-Abtastwert
als nicht verwertbar festgestellt wird, wird ein neuer Messwert
gesetzt. Durch diese Arbeitsweise hat ein lokales Vergrößern
und Verkleinern der Verschiebungsgröße aufgrund
einer Ungleichmäßigkeit der Platinenfläche keinen
Einfluss auf die Abschätzung des Kurvenoberflächenmodells,
und das Kurvenoberflächenmodell nähert sich dichter
an die Form der tatsächlichen Platinenfläche an,
was zu einer Verbesserung der Arbeitsqualität führt,
wobei die Arbeitshöhe auf die richtige Höhe eingestellt
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-299597 [0002]
- - JP 2005-343272 [0069]