JP2016516306A - モジュール配置装置および方法 - Google Patents

Abstract

基板にモジュールを精密に接合することができるモジュール配置装置および方法を提供する。例えば、装置および方法は、ＬＥＤモジュールなどの光源を、光が通過するのを許容する一部を有する自動車用ミラーの背面に接合するために有効に使用され得る。

Description

本発明は一般に、精密な自動化製造の分野に関する。特に、本発明は、対象物にモジュールを整列するための光学的な手がかりを用いて、対象物の裏面上にモジュールを自動的に配置する装置および方法に関する。

近代の自動車のミラーは、前後の車両を視認するための単なる反射面以上のものを提供することが求められている。多くの場合、ミラーの表面を用いて運転手に情報を提供するが、情報が提供されないときは、完全なミラーの表面が反射できるようにすることが望ましい。例えば、リアビュー・ミラーは、方向、電話の使用などの車両機能、およびその他の情報を指示するアイコンを含み、サイドビュー・ミラーは、方向指示器が作動していることを運転手に警告し得るか、または死角にいる車両に関して運転手が警告を受けることが可能な死角検知システムに接続され得る。アイコンが発光していないときにミラーの表面を有効に使用できるようにするために、多くの技術が開発されてきた。１つの一般的な技術は、反射面の微細アブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎｓ）を用いて光を通過可能にするが、反射面の大半の部分は損なわれずに維持されるようにするものである。ミラーの背面のアイコン用の光が発光するとき、光はアブレーション部分を通過し、光を確認することができ、光が発光しないとき、鏡の効果は実質的に損なわれず維持される。

ある自動車製造業者は、高強度の光を有し、かつ通常のミラー動作時の影響が最小な極めて細かいアイコンがミラー上に表示されることを所望している。これらの要求を実現するために、ミラーの製造業者は、高度な反射板および光源（これらの高度な反射板および光源を、ここでは「モジュール」という）を、精細にアブレーションされたミラーの背面に精密に整列させることが必要であることを見出した。慣習的に、これらのモジュールは、ミラーの背面に手作業で配置されてきた。しかし、製造工程において、性能目標を満足することができないという理由で、この方法は容認できないほど高レベルの不合格品を発生させ得る。したがって、モジュールをミラー基板に接合するための精密な装置および方法が必要である。

本発明は、高度な光源および反射モジュールをミラー基板の背面に精密に接合する装置および方法に関する。

装置および方法は、モジュールおよび基板を取付具に配置し、モジュールおよび基板の少なくとも１つを再位置決めし、それら２つを共に押圧して、基板の背面にモジュールを付着するようにする。装置および方法は、同様の性能特性が望まれる他への適用もあり得る。

本発明の１つまたは複数の態様がある目的を満たし、１つまたは複数の他の態様がある他の目的につながり得ることは当業者に理解される。本発明の他の目的、特徴、利益、および、利点は、この要約および開示された実施形態の記述において明白であり、当業者に容易に理解される。このような目的、特徴、利益、および、利点は、添付の図面およびそれから描かれたすべての合理的な推定と併せて把握されるものとして上記から明白である。

本発明に従うモジュール配置装置の一例を示す斜視図。 図１のモジュール配置装置から保護ハウジングを除去した別の斜視図。 図１のモジュール配置装置の基板クランプアームの垂直方向の移動を示す詳細図。 本発明の一実施形態に従う装置および方法の動作順序を示すフローチャート。 図１のモジュール配置装置のモジュール取付具の初期の水平方向の移動を示す別の詳細図。 図１のモジュール配置装置のモジュール取付具の垂直方向の較正移動を示す別の詳細図。 図１のモジュール配置装置のモジュール取付具のモジュール配置前の下降を示す別の詳細図。 図１のモジュール配置装置のモジュール取付具の配置位置への移動を示す別の詳細図。 図１のモジュール配置装置の基板へのモジュールの配置を示す図７の８−８線の側面図。 図１のモジュール配置装置の基板へのモジュールの配置を示す図７の８−８線の側面図。 図１のモジュール配置装置の基板へのモジュールの配置を示す図７の８−８線の側面図。 図１のモジュール配置装置のモジュールが取り付けられた基板の取り外しを示す別の詳細図。 図１のモジュール配置装置のモジュール取付具の移動度を示す別の詳細図。

図１〜図３、および、図５〜図１３は、本発明に従うモジュール配置装置１００の一実施形態を示す。モジュール配置装置１００は、ベース１０２の上に立設され、保護ハウジング１０４を有する。実施形態に示されるように、保護ハウジング１０４は、操作者の手がモジュール配置装置１００に近傍にある間、装置の意図しない動作を防止する安全設備を含む。このような安全設備は、光のカーテン、緊急停止スイッチ、両手操作、機械的なガード、または、本発明から逸脱しないその他の適切な手段を含み得る。モジュール配置装置１００の近傍にあるものは、操作者がモジュール配置装置の動作を設定および監視する操作者インタフェース１０６である。実施形態に示されるように、操作者インタフェース１０６は、保護ハウジング１０４に取り付けられたタッチスクリーンであるが、本発明から逸脱しない他のユーザインタフェースが使用され得る。代替的に、ユーザインタフェースは、これに限定されないが、キーボードおよびマウスを有するコンピュータを含み得るか、あるいは、プログラム可能な論理制御装置または均等の置に置き換えられ得る。

図２は、モジュール配置装置１００の詳細図を示す。モジュール配置装置は、モジュール取付具１１０および基板取付具１１２を含む。実施形態に示されるように、基板取付具１１２はサイドビュー・カー・ミラー上に死角モニタ警告灯を配置するためのものであるが、本発明から逸脱することなくその他適切な基板が使用され得る。モジュール取付具１１０は、モジュール配置工程中にモジュール取付具を移動させる複数のアクチュエータおよびモータに取り付けられる。他方、基板取付具１１２は、モジュール配置工程を通して固定されている。もちろん、モジュール取付具１１０は、本発明から逸脱することなく基板取付具１１２が移動する間、固定することができる。図３に詳細に示されるように、基板クランプアーム１１４は、モジュール配置工程の間基板取付具１１２の近傍に位置して、基板１１６を基板取付具１１２に固定する。カメラ１１８は、モジュール取付具１１０の上方に配置されている。

操作者インタフェース１０６、モジュール取付具１１０、およびカメラ１１８は、モジュール配置装置１００の動作を制御する制御装置に接続される。実施形態に示されるように、制御装置は、プロセッサ、メモリ、およびカメラ１１８により撮像された画像に基づいてモジュール取付具１１０を移動させるプログラムを含む。プログラムは、配置される基板およびモジュールの幾何学配置に基づいて制御装置に搭載される。

図４〜図１１を参照して、モジュール配置装置１００の動作の１サイクルを示す。図４は典型的なモジュール配置サイクルを示すフローチャートである。図５〜１１は、モジュール配置サイクルの様々な段階におけるモジュール配置装置１００を示している。モジュール配置装置１００は、基板１１６およびモジュール１１８上の目印を視覚的に認識することにより、基板およびモジュールを自動的にかつ精密に整列するように動作する。実施形態に示されるように、モジュール１１８は、モジュールが基板上に押圧されたとき基板１１６に永久的に接合される粘着面を有する。もちろん本発明から逸脱することなく基板１１６上の接着剤を用いることで非粘着性とすることができる。モジュール配置装置１００の動作サイクルの開始直前に、操作者はモジュール１１８をモジュール取付具１１０に配置する。次に、操作者は、操作者インタフェース１０６上のボタンを押すこと、または、他の適切な手段により、モジュール配置装置１００を始動させる。図５は、カメラ１１８の下の位置へのモジュール取付具１１０の移動を示す。次に、図６に示されるように、モジュール取付具１１０は、基板１１６の高さにまで上昇する。カメラ１１８は、基板１１６およびモジュール１１８の両方に焦点が合わされる。制御装置は、モジュール取付具が基板１１６の高さに上昇したときにカメラにより撮像された画像に基づいて、基板に対するモジュールの相対的な位置を計算する。実施形態に示されるように、制御装置は、モジュール１１８上および基板１１６上の目印を認識し、ソフトウェアを使用してモジュール１１８上および基板１１６を共に整列するためのやり方を計算する。複数のカメラは、本発明から逸脱することなく使用することができる。

図７に示されるように、制御装置は、モジュール取付具１１０が基板の下に移動できるようにモジュール取付具１１０を降下した位置に移動させる。同時に、制御装置は、モジュール１１８を基板１１６に適切に整列させるための上記で述べた計算に基づいて、モジュール取付具１１０を移動させる。図８は、基板１１６の下の位置へのモジュール取付具１１０の移動を示している。

図９〜図１１は、どのようにモジュール１１８が基板１１６上に配置されるかを示している。図９において、モジュール取付具１１０は、基板の下に配置され、かつ基板に貼り付けられるべき位置に存在する。図１０は、モジュール１１８が基板１１６に押圧されるように上昇したモジュール取付具１１０を示している。図１１は、モジュール１１８が基板１１６に貼り付けられた状態で、図９の位置に降下したモジュール取付具１１０を示している。モジュール１１８が基板１１６に貼り付けられた後、基板クランプアーム１１４は、操作者が完成部１２０（図１２参照）を取り外せるように、上昇し、旋回する。

図１３は、詳細なモジュール取付具１１０を示している。実施形態に示されるように、モジュール取付具は、４方向に移動可能である。モジュール取付具１１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸において移動可能であり、同様に、Ｚ軸を中心とした回転軸において移動可能である。４軸の利用可能な移動により、モジュール１１８を精密に基板１１６上に配置できる。実施形態に示されるように、３つのステッパ・モータ１２２およびリニア・アクチュエータは、モジュール取付具１１０の移動を制御する。ステッパ・モータ１２２は、Ｘ軸、Ｙ軸、および、回転位置を制御し、リニア・アクチュエータは、Ｚ軸に沿ってモジュール取付具１１０の位置を制御する。ステッパ・モータ１２２の使用により、モジュール取付具１１０の位置の精密な制御が可能となるが、本発明から逸脱することなく他の適切な手段も使用され得る。

ここに示される本発明は最も実用的で好ましい実施形態であるが、本発明は上記で明らかにされた特定の実施形態に限定されることを意図していないと理解される。むしろ、本発明の分野の当業者により、本発明の意図または技術思想から逸脱することなく変更され得ると認識される。それゆえ、本発明は、特許請求の範囲および本発明の記述の内容の、すべての合理的な均等物を含むとみなされる。

Claims (7)

1. 基板上にモジュールを配置するためのモジュール配置装置において、
   保護ハウジング内に配置された基板取付具であって、該基板取付具は、該保護ハウジングに対して固定された位置にあり、かつ前記基板を固定することができる、前記基板取付具と、
   複数の再位置決めアクチュエータにより前記保護ハウジング内に配置されたモジュール取付具であって、該モジュール取付具は、前記基板取付具および前記保護ハウジングに対して前記複数の再位置決めアクチュエータにより移動可能であり、該モジュール取付具は、前記モジュールを保持し、前記基板に対して前記モジュールを押圧し、かつ前記モジュールを解放することが可能である、前記モジュール取付具と、
   前記複数の再位置決めアクチュエータに接続され、前記再位置決めアクチュエータの移動を制御する制御装置と、
   前記制御装置に接続され、かつ少なくとも前記基板の一部および少なくとも前記モジュールの一部に対して観察ラインの位置にあるカメラであって、該カメラは、前記基板の少なくとも一部および前記モジュールの少なくとも一部の画像を撮像することが可能である、前記カメラとを備え、
   前記制御装置は、前記カメラにより撮像された前記画像を受信し、前記画像を処理し、前記モジュールおよび前記基板の位置を決定し、前記モジュールおよび前記基板の相対位置を所望の相対位置と比較し、前記再位置決めアクチュエータを駆動して前記モジュール取付具を移動させ、前記基板に前記モジュールを押圧し、かつ前記モジュールを解放する、モジュール配置装置。
2. 前記基板は、光が基板を通過するのを許容するようにアブレーションされた一部を有するミラーであり、前記モジュールは光源である、請求項１に記載のモジュール配置装置。
3. 前記複数の再位置決めアクチュエータは、前記モジュール取付具を水平に、垂直に、かつ回転して移動可能である、請求項１に記載のモジュール配置装置。
4. 基板上にモジュールを配置する方法において、
   保護ハウジング内に位置するモジュール取付具に前記モジュールを配置するステップであって、前記モジュール取付具は、複数の再位置決めアクチュエータにより移動可能であり、前記モジュール取付具は、前記モジュールを保持し、前記基板に対して前記モジュールを押圧し、前記モジュールを解放することが可能である、前記モジュールを前記配置するステップと、
   前記保護ハウジング内に位置する基板取付具に前記基板を配置するステップであって、前記基板取付具は、前記保護ハウジングに対して固定位置にあり、かつ前記基板取付具内に前記基板を固定することが可能である、前記基板を配置するステップと、
   制御装置に接続された操作スイッチをオンするステップであって、該制御装置は、前記複数の再位置決めアクチュエータに接続され、かつ該複数の再位置決めアクチュエータの移動を制御することが可能である、前記操作スイッチをオンするステップと、
   カメラを用いて前記基板の少なくとも一部および前記モジュールの少なくとも一部の画像を撮像するステップと、
   前記制御装置に前記画像を送信するステップと、
   前記制御装置を用いて前記画像を処理し、前記モジュールおよび前記基板の相対的な位置を決定し、前記モジュールおよび前記基板の相対的な位置を所望の相対的な位置と比較するステップと、
   複数の前記再位置決めアクチュエータを駆動して前記モジュールを前記基板に対して所望の位置に移動させ、前記モジュールを前記基板に押圧し、前記モジュールを解放するステップと、
   完成した基板モジュール部品を取り外すステップとを備える方法。
5. 複数の前記再位置決めアクチュエータを駆動して前記モジュールを前記基板に対して前記所望の位置に移動させるステップは、水平移動、垂直移動、および、回転移動のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のモジュールを配置する方法。
6. 複数の前記再位置決めアクチュエータを駆動して前記モジュールを前記基板に対して前記所望の位置に移動させるステップは、水平移動、垂直移動、および、回転移動のうちの少なくとも２つを含む、請求項４に記載のモジュールを配置する方法。
7. 複数の前記再位置決めアクチュエータを駆動して前記モジュールを前記基板に対して前記所望の位置に移動させるステップは、水平移動、垂直移動、および、回転移動を含む、請求項４に記載のモジュールを配置する方法。