JP2022002307A - 個々に作動可能な操作デバイスを備えた２つのロータ構成を有する配置ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を自動的に部品担持体に配置するための配置ヘッドを提供すること。【解決手段】配置ヘッドは、シャーシと、第１回転軸の周りでシャーシに対して回転可能であるように搭載され、かつ第１の数量の第１操作デバイスを有する第１ロータ組立体と、第２回転軸の周りでシャーシに対して回転可能であるように搭載され、かつ第２の数量の第２操作デバイスを有する第２ロータ組立体とを有する。各操作デバイスは、部品を一時的にピックアップするための部品保持デバイスが取り付けられ得るスリーブと、その長手方向軸に沿ってスリーブを移動させるためのリニア駆動装置、およびその長手方向軸の周りでスリーブを回転させるための回転駆動装置を備える駆動デバイスとを備える。さらにこのような配置ヘッドを備える配置機械、およびこのような配置ヘッドを用いて、部品担持体の自動的な組立を行うための方法が述べられる。【選択図】図３

Description

本発明は、一般に、部品配置技術の技術分野に関する。本発明は、特に、部品担持体上に電子部品を自動的に配置するための配置機械に対する配置ヘッドに関し、配置ヘッドは、回転軸の周りで回転することができ、かつ部品保持デバイスにより、電子部品を一時的につかむように構成された複数の操作デバイスを有する。本発明はさらに、このような配置ヘッドを備えた配置機械と、このような配置ヘッドを用いて、部品担持体上に部品を配置するための方法とに関する。

電子組立体がますます小型化していることにより、現代の配置デバイスまたは配置機械の中において、部品配置精度を求める高い要求がある。電子産業における高価格圧力に起因して、電子組立体が、迅速に、したがって費用がかからずに製作され得るように、配置機械はまた、高い配置速度を有する必要がある。

高い配置速度は、いわゆる「収集および配置（Ｃｏｌｌｅｃｔ ＆ Ｐｌａｃｅ）」原理を用いて表面実装部品（ＳＭＤ）を部品担持体に配置する高性能の配置機械を使用して達成することができる。「収集および配置」プロセスサイクルにおいて、部品をそれぞれがピックアップして保持する複数の部品保持デバイスを有する配置ヘッドは、まず、複数の部品を「供給装置」とも呼ばれることの多い複数の部品供給デバイスを有する部品供給システムからピックアップする。ピックアップされた複数の部品は、次いで、組み立てられる部品担持体が位置する配置領域に配置ヘッドにより移送される。そこで、移送された部品は、部品担持体の上側に、１つずつ配置されて、部品の下側に位置する部品接続部が、部品担持体の上側に形成された対応する接続面または接続パッドと接触するようになる。プロセスサイクルの最後に、配置ヘッドは、次いで、部品供給システムが位置する収集領域の方向に再度移動される。次いで、さらなる電子部品を再度ピックアップすることにより、新しいプロセスサイクルを開始することができる。

部品供給システムから部品をピックアップするとき、または部品担持体に部品を配置するとき、配置ヘッド全体を、配置平面に対して直角なｚ方向に沿って移動させる必要性を回避するために、いわゆる複数の配置ヘッドの保持デバイスが、ｚ方向に沿って複数の配置ヘッドのシャーシに対して変位可能である。例えば、このようなｚ変位に対して、リニアモータを使用することができる。この場合、通常、複数のスリーブと連続的に係合される共通のリニア駆動装置を、複数の保持デバイスに対して提供することができ、そのそれぞれの上に、部品保持デバイスが取り外し可能に固定される。部品を、組み立てられる部品担持体上の正しい角度位置に配置できるようにするために、スリーブまたは保持デバイスは、通常、それらの各長手方向軸の周りで回転可能である。

上記で述べたように、収集および配置プロセスサイクルは、以下の４つのプロセス段階を含む。
（１）部品を収集するステップ、
（２）部品を移送するステップ、
（３）部品を部品担持体に配置するステップ、および
（４）配置ヘッドを元に戻すステップ。
プロセス段階（１）および（３）を最適化することによって、配置機械の配置速度を最も効果的に増加することができる。

特許文献１は、円筒形タイプのタレットヘッド（いわゆる「タレット配置ヘッド」）を開示しており、それは、共通の回転軸の周りで互いに独立した別々の角度ステップで回転できる２つの円筒形のロータ組立体を有し、それは、組立中に、組み立てられる部品担持体の表面に対して直角に方向付けられる。吸引ノズルの形態の８個の部品保持デバイスが、各ロータ組立体に取り付けられる。さらに、２つのいわゆるｚ駆動装置が各ロータ組立体に割り当てられ、それによって、８個の吸引ノズルのうちの２つが、共通の回転軸に平行に方向付けられたｚ軸に沿って、円筒形タイプのタレットヘッドのハウジングに対して移動することができる。第１ロータの第１吸引ノズルと、第２ロータの第２吸引ノズルの間の距離は、一方のロータの他のロータに対する回転角の個々の変化により設定することができる。この距離が、部品供給システムにより供給された、収集すべき２つの電子部品の間の距離に相当する場合、これらの２つの部品を同時に部品供給システムから取り外すことができる。こうすることは、明らかに、部品を収集する効率を高めることに寄与する。配置速度を（さらに）向上させるためには、このように関連する部品担持体に部品が配置される前述のプロセス段階（３）が特に重要である。

特開２０１２−１６４８８１号公報

本発明の目的は、配置機械の配置速度を向上させることである。

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の有利な実施形態が、従属請求項において述べられる。

本発明の第１の態様によれば、電子部品を自動的に部品担持体に配置するための配置ヘッドが述べられる。述べられる配置ヘッドは、（ａ）シャーシ、（ｂ）第１回転軸の周りでシャーシに対して回転可能であるように搭載され、かつ第１の数量の第１操作デバイスを有する第１ロータ組立体、および（ｃ）第２回転軸の周りでシャーシに対して回転可能であるように搭載され、かつ第２の数量の第２操作デバイスを有する第２ロータ組立体を有する。各（第１および第２）操作デバイスは、（ｉ）部品を一時的にピックアップするための部品保持デバイスが取り付けられ得るスリーブ、および（ｉｉ）その長手方向軸に沿ってスリーブを移動させるためのリニア駆動装置と、その長手方向軸の周りでスリーブを回転させるための回転駆動装置と、を有する駆動デバイスを有する。

前述の配置ヘッドは、配置ヘッドの各スリーブを個々に作動させることにより、部品担持体に部品を配置する間のプロセスを、（時間的に）並列化できるという認識に基づいている。こうすることは、配置ヘッドの配置速度を大幅に増加することができる、ここで、「配置速度」という用語は、一定の時間期間内に、部品供給システムから配置ヘッドによってピックアップされ、かつ組み立てられる部品担持体上に配置できる部品の数を意味する。

例えば、２つのロータ組立体の間の相対的な回転角の適切な設定が、含まれる２つ以上の操作デバイスの間の距離が、複数の部品ピックアッププロセスに提供される部品供給デバイスの部品収集位置の間の距離の正確な大きさになることを保証する場合、２つ以上の部品を、互いに隣接して配置された複数の部品供給デバイスを備える部品供給システムによって、同時にピックアップすることができる。少なくとも、第１ロータ組立体の第１操作デバイス、および第２ロータ組立体の第２操作デバイスが、部品ピックアッププロセスに含まれる場合、２つの操作デバイスの間で、ほぼ任意の距離を設定することができる。

それに応じて、２つ以上の部品を、同時に部品担持体に配置することもできる。ここでもまた（配置ヘッド全体の明らかに必要な適切な位置決めに加えて）、２つのロータ組立体の間の相対的な回転角が、（ｉ）少なくとも第１ロータ組立体の第１操作デバイスと、（ｉｉ）少なくとも第２ロータ組立体の第２操作デバイスとの間の相対的な間隔を確実にすることを保証する必要があるだけであり、ここで、この相対的な間隔は、部品担持体上の関連する配置位置の間の距離に正確に対応する。

２つのロータ組立体の幾何形状の寸法が適切である場合、導入部で述べられ、かつ特許文献１から知られた円筒形のタレットヘッドを備えた部品供給システムの様々な部品供給デバイスから、２つ以上の部品を同時に取り外すことも可能であることに留意されたい。部品供給システムの部品収集位置は、通常、２つのロータ組立体の幾何形状が適応できる固定された空間格子に位置する。これとは対照的に、組み立てられる部品担持体上の様々な配置位置は、概して、固定された格子上に位置していない。しかし、少なくとも２つの部品を、各適切な点に同時に配置できるようにするためには、一方で、２つのロータ組立体の間の相対的な回転角を連続的に調整し、他方で、含まれるスリーブまたは部品保持デバイスを個々に作動させることが可能でなくてはならない。そのときに限って特に、スリーブは、対象とするロータ組立体の現在の回転角度位置とは独立して、その長手方向軸に沿って変位し、かつその長手方向軸の周りで回転することができる。本発明によるすべてのスリーブを個々に作動できることは、したがって、部品供給システムから同時に複数の部品をピックアップできるようにするだけではなく、特に、複数の部品を、互いに異なる間隔の配置位置に部品担持体上で同時に配置できるようにするので有利である。

すべての第１操作デバイスが、第１回転軸から第１半径距離にある第１円周上に配置されることが好ましい。同様に、すべての第２操作デバイスが、第２回転軸から第２半径距離にある第２円周上に配置されることが好ましい。

この文書では、「電子部品」または「部品」という用語は、部品担持体上に配置する、または取り付ける、または搭載できるすべての要素を意味するものと理解することができる。「部品」という用語は、収納された部品、および特に収納されていない部品またはチップを含むことができる。これらのものは、２つもしくは多極のＳＭＴ部品、または他の高度に集積された平坦な、丸い、もしくはボール格子アレイ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）、ベアダイ、フリップチップなどの異なった形状の部品、あるいは半導体ウェーハの半導体チップなどの個々のパーツを含み、それらは、特にウェーハを構造化し、かつカットした後に、仕上げられた部品へとさらに処理することができる。しかし、本文書においては、「電子部品」という用語はまた、担持体上に配置できる、電気的なプラグもしくはコネクタ、ヒートシンク、シールド要素、ハウジング部品など、電子的に不活性な、または受動的な部品を含む。

この文書では、「部品担持体」という用語は、部品を配置できる任意のタイプの媒体、特に基板またはプリント回路板を意味するものと理解されたい。部品を配置できる媒体、特に、プリント回路板は、剛性または可撓性を有することができる。それはまた、少なくとも１つの第１剛性領域と、少なくとも１つの第２可撓性領域との両方を有することもできる。部品が配置され得る媒体はまた、一時的な担持体とすることができ、その上に、例えば、いわゆる「組込みウェーハレベルパッケージ（ｅＷＬＰ）」プロセスにより部品を製作するために、収納されていないチップが搭載される。このような一時的な担持体は、知られた方法で、フレーム上に延ばされた接着性の箔とすることができる。接着性の箔は、熱で剥離可能な（ｈｅａｔ ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ）箔（いわゆる熱剥離箔）とすることができ、接着されたチップを、熱エネルギーを用いて簡単な方法で（前の）接着性フィルムから取り外せるようにする。

この文書では、「スリーブ」という用語は、任意のタイプの（細長い）結合構造を意味するものと理解することができ、それは、あごのついた把持具もしくは吸引ノズルなどの部品保持デバイスを配置ヘッドに取り付け、かつこの部品保持デバイスを、配置ヘッドのシャーシに対してｚ軸に沿って移動させるために、（本文書で述べられる「空気的な機能性」を使用することなく）従来の配置ヘッドに対して知られた方法で使用される。部品保持デバイスが吸引ノズルである場合、真空生成ユニットにより生成される上記で述べた負圧が、吸引ノズルの内側の空気チャネルを介して、関連する部品の表面に送られる。

本発明の一実施形態によれば、第１回転軸および第２回転軸は平行である。こうすることは、すべての操作デバイスのスリーブが共通平面内に存在するという利点を有する。これは、第１操作デバイスのすべてのスリーブが、第１回転軸に対して同じ長手方向位置にあるとき、また第２操作デバイスのすべてのスリーブが、第２回転軸に対して同じ長手方向位置にあるときのいずれの場合にも適用される。この文脈において、「長手方向位置」とは、円筒座標系の特定の座標を意味し、円筒座標系において、回転軸のそれぞれは、常に円筒の軸である。

配置ヘッドが平行な回転軸で動作しているとき、この共通平面が配置平面に平行に存在し、したがって、すべての操作デバイスが配置平面から少なくともほぼ同じ距離にあるように、配置ヘッドが方向付けられる、または配置され得る。特にこの距離は、対象とするロータ組立体の回転の現在の回転角に依存しない。各操作デバイスに対する駆動デバイスの作動は、したがって、部品をピックアップするときと、それを配置するときの両方で、ロータ組立体のすべての回転角に対して同じにすることができ有利である。

本発明のさらなる実施形態によれば、第１回転軸および第２回転軸は、共通の回転軸である。これは、２つの回転軸が、共線であることを意味する。

共通の回転軸を使用することは、２つのロータ組立体が、互いに同心に配置されることを意味する。その結果、述べられる配置ヘッドは、小型に、かつ比較的簡単な形で構成することができる。

本発明のさらなる実施形態によれば、第１回転軸は、第２回転軸に対してオフセットされる。これは２つのロータ組立体が、互いに対して非同心に配置されることを意味する。

特に、２つのロータ組立体の内側のロータ組立体は、他の外側のロータ組立体に対して偏心させて配置することができる。これは、少なくとも１つの第２操作デバイスに特に近接した間隔を有する、２つのロータ組立体の各（相対的な）角度位置に対して、少なくとも１つの第１操作デバイスが存在することを意味する。この（相対的な）角度位置に対する反対側において、次に、少なくとも別の第２操作デバイスから特に大きく離れた別の第１操作デバイスが存在する。この偏心は、２つのロータ組立体の間に第１（相対的な）角度位置がある場合、互いに特にわずかな距離にある２つの部品を同時にピックアップする、または下におろすことを可能にする。２つのロータ組立体の間に第２（相対的に）角度位置がある場合、互いに特に大きく離れている２つの部品を同時にピックアップする、または下におろすことができる。こうすることは、同心のロータ構成と比較して、特に大きな距離範囲が、同時の部品操作（ピックアップまたは下におろす）に提供されることを意味する。様々な部品担持体上の様々な回路板レイアウトの組立に関して、このように高度の柔軟性が、述べられる配置ヘッドに対して達成される。

本発明のさらなる実施形態によれば、配置ヘッドは、（ａ）第１ロータ組立体を回転させるための第１モータ、および（ｂ）第２ロータ組立体を回転させるための第２モータをさらに備える。２つのモータは、それにより、互いに独立して制御され、したがって、第１ロータ組立体は、第２ロータ組立体とは独立して回転することができる。これは、別々のモータ設定またはモータ位置を用いる場合であっても、第１操作デバイスと第２操作デバイスの間で、複数の異なる距離を設定できる利点を有する。これは、例えば、（少なくとも）２つの部品供給デバイスを備える部品供給システムの対応する（少なくとも）２つの部品収集位置の間の複数の距離に対して、（少なくとも）２つの電子部品を同時にピックアップする、または取り上げることができるようにする。

本発明のさらなる実施形態によれば、第１モータは、第１ロータ組立体を連続的に、または少なくとも準連続的に回転するように構成される。代替的に、またはそれと組み合わせて、第２モータは、第２ロータ組立体を連続的に、または少なくとも準連続的に回転するように構成される。その結果、第１操作デバイスと第２操作デバイスの間の前述の距離は、指定された距離範囲内にある任意の値に設定することができる。指定された距離範囲は、配置ヘッドの幾何形状に依存する。これは、特に（ｉ）第１回転軸からの第１操作デバイスの第１半径距離、（ｉｉ）第２回転軸からの第２操作デバイスの第２半径距離、および（ｉｉｉ）第１回転軸と第２回転軸の間に存在する任意のオフセットを含む。

「準連続的な」という用語は、２つの隣接する第１操作デバイスの間の角度距離、または２つの隣接する第２操作デバイスの間の角度距離と比較して大幅に、特に１０分の１倍、好ましくは１００分の１倍、より好ましくは１０００分の１倍小さい回転角を意味するものと理解され得る。このような小さな回転角は、例えば、ステップモータを用いて達成することができ、ここで、１ステップは、１つのこのような小さな回転角、または回転角における１つのこのような小さな変化に対応する。

述べられた連続的な、または準連続的な回転の機能性は、２つの部品が、任意の距離で（前述の指定された距離範囲内で）同時に配置される場合に使用される必要があるだけではない。この機能性はまた、対象とする部品が、一定の位置決め許容誤差でその収集位置に供給された場合、部品を同時に取り上げるときに使用することができ有利である。例えば、これは、部品が、部品ベルトのいわゆる部品ポケット内の収集位置へと移送された場合とすることができ、ここで、部品ポケットは部品よりも幾分大きい。通常得られるある程度小さい位置決め許容誤差は、第１ロータ組立体および／または第２ロータ組立体の角度位置における対応する微調整により、必要に応じて補償することができる。このために、部品ポケット内にまだ位置する部品の正確な位置は、カメラ、および下流の画像評価ユニットにより、知られた方法で決定することができる。さらに、少なくとも１つのロータ組立体の連続的な、または準連続的な回転の前述の機能性はまた、（ｉ）配置機械（のシャーシ）に対する部品供給デバイスの、可能性のある望ましくない位置的偏移、および／または（ｉｉ）関連する部品供給デバイスに対する部品ポケットの望ましくない位置的偏移を補償するために使用することもできる。

いくつかの実施形態では、２つ以上の部品保持デバイスの間の間隔の微調整は、いわゆる偏心部品保持デバイスおよび／または偏心スリーブを用いることによって達成される。様々な部品保持デバイスの先端の間の距離が次いで調整される、すなわち、関連するスリーブの独立した、適切な回転によって調整することができる。このような微調整は、３または４個の部品が、同時に部品供給システムによりピックアップされる場合、および／または所定の位置から、部品担持体に配置される場合、特に有利になり得る。

本発明のさらなる実施形態によれば、第１操作デバイスの第１の数量は、第２操作デバイスの第２の数量と同じである。こうすることは、第１操作デバイスおよび第２操作デバイスである２つの操作デバイスの対が常に存在し、それは、２つの部品を同時にピックアップし、かつ２つの部品を同時におろすために用いることができる。

配置ヘッドの「複数の出力能力」は、操作デバイスの数が増加すると増えることは明らかであり、ここで、「複数の出力能力」という記述用語は、配置ヘッドによってピックアップすることができ、かつ配置領域へと共に移送できる部品の最大数を指す。

操作デバイスの第１の数量および／または第２の数量は、少なくとも４、好ましくは少なくとも６、より好ましくは少なくとも８の数とすることができる。配置動作の各要件に応じて、配置ヘッドの複雑さと、その「複数の出力能力」との間の良好な妥協点が達成され得るので、８の２倍（２×８）の操作デバイス、２×１０の操作デバイス、または２×１６の操作デバイスを備える前述の配置ヘッドの構成が、実際に有利であることを示している。

本発明のさらなる実施形態によれば、第１操作デバイスは、第１回転軸から第１半径距離にある第１円周上に配置される、ここで、２つの隣接する第１操作デバイスの間の、第１円周に沿った円周方向距離は、２つの隣接するさらなる第１操作デバイスの間の第１円周に沿った、さらなる円周方向距離とは異なる。代替的に、またはこれと組み合わせて、第２操作デバイスは、第２回転軸から第２半径距離にある第２円周上に配置される、ここで、２つの隣接する第２操作デバイスの間の、第２円周に沿った円周方向距離は、２つの隣接するさらなる第２操作デバイスの間の第２円周に沿った、さらなる円周方向距離とは異なる。

１つの同じロータ組立体に対する隣接する操作デバイスの異なる対の間の、前に述べた非等距離の間隔は、２つの部品だけではなく４つの部品が、画定された、おそらく互いに非等距離に配置された、好ましくはベルトコンベアの形態の少なくとも４つの部品供給デバイスを有する１つの部品供給システムから同時に取り外され得る、または収集され得るという利点を提供する。

第１ロータ組立体および／または第２ロータ組立体は、２つの異なる円周方向距離、すなわち、第１距離および第２距離だけが存在するように構成されることが好ましい。言い換えると、異なる距離が交互に生ずることができる。例えば、第１ロータ組立体の場合、これは、第１円周に沿って、（ｉ）第１の第１操作デバイスと第２第１操作デバイスの間の距離が第１距離であり、（ｉｉ）第２の第１操作デバイスと第３の第１操作デバイスの間の距離が第２距離であり、（ｉｉｉ）第３の第１操作デバイスと第４の第１操作デバイスの間の距離が、再度第１距離であり、以下同様になることを意味する。

本発明のさらなる実施形態によれば、配置ヘッドは、シャーシに取り付けられ、かつピックアップされた部品を検出するように構成されたカメラをさらに備える。

いわゆる「取り上げて置く配置動作」において、配置ヘッドと共に動くカメラは、有利には、部品供給システムから、組み立てられる部品担持体が見つかる配置領域へと配置ヘッドの動作中に（可能な限り短く、したがって迅速に）部品の測定を実施できるようにする。したがって、いわゆる静止カメラの周囲を迂回する必要はなく、各配置機械の配置速度を高めることができる。

完全さを期すためだけであるが、このような部品測定の意味および目的は、各部品保持デバイスに対して、ピックアップされた部品の正確な位置および角度位置を決定することであると言うべきである。概して、配置ヘッド全体の位置決めにおける補償、およびスリーブの回転における補償を必要とした後に、ピックアップされた部品を部品担持体上に正しい方向で配置するために、物理的な位置および角度位置の知識が、知られた方法において特に必要になる。

配置ヘッドの前述の横方向に動く間、単一の部品だけではなく、複数のピックアップされる部品が検出され得ることに留意されたい。この横方向移動の間、特に第１ロータ組立体および／または第２ロータ組立体は、複数の部品が、連続的にカメラの検出範囲の中に入るように回転することができる。カメラの視野が十分に広い場合、両方のロータ組立体の部品を検出することもできる。

本発明のさらなる実施形態によれば、カメラは、シャーシに対して移動可能に取り付けられる。カメラの移動性は、例えば、適切な旋回機構により達成することができる。

シャーシに対して第１位置に位置するとき、移動可能なカメラは、その検出範囲にある限り、ピックアップされた部品を検出することができる。第２位置では、カメラは、スリーブの動きの範囲外に位置することができ、したがって、部品のピックアップまたは配置の邪魔にならない。

本発明のさらなる実施形態によれば、配置ヘッドは、シャーシに（静止して）取り付けられ、かつさらなるピックアップされた部品を検出するように構成されたさらなるカメラをさらに備える。第１カメラは、第１ロータ組立体に割り当てられることが好ましく、それは、第１カメラが、第１操作デバイスまたはそれらのスリーブにより保持される部品を検出できることを意味する。同様に、さらなるカメラを、第２ロータ組立体に（専用に）割り当てることができる。

さらなるカメラを使用することは、１つだけのカメラを用いるカメラシステムと比較して、カメラの視野を小さくできる利点を有する。その結果、カメラシステムをより小型に、またはサイズを小さく構成することができる。前述の第２カメラの他の利点は、配置ヘッドに対して通常、比較的短い移動時間で比較的短い移動経路にわたる場合であっても、複数の部品を検出できる点に見られる。これは、配置速度のさらなる増加を生ずることができる。

当然であるが、第２カメラはまた、シャーシに対して移動可能に取り付けることができる。こうすることは、第１カメラに関して上記で述べた第２カメラに対する同じ利点が得られる。

特定の用途に応じて、この文書で述べられるすべてのカメラは、２Ｄセンサチップを有するマトリックスカメラ、または１Ｄセンサチップを有するラインスキャンカメラとして設計することができる。ラインスキャンカメラの場合、２Ｄ画像を取得するには、知られた方法で、部品とカメラの間の相対運動を必要とする。

本発明のさらなる実施形態によれば、配置ヘッドは、カメラまたはさらなるカメラの下流で接続され、かつ各個々の部品を撮影した画像の評価を実施するように構成されたデータ処理ユニットをさらに備える。

前述の移動可能なデータ処理ユニットは、（ｉ）対象とする配置ヘッドまたはカメラと、（ｉｉ）配置動作全体の上位の制御を扱うことのできるマスターデータ処理デバイスとの間でデータ送信するための要件をかなり低減することができる。各記録された画像からの完全な画像データを送信することはもはや必要ではなく、対象とするピックアップされた部品の物理的な位置および角度位置に関する情報だけが必要であり、したがって、完全な配置ヘッドに対する位置決めシステム、および配置ヘッドの個々の操作デバイスに対する駆動デバイスは、適切に制御される。

他の実施形態では、全体の機械制御だけではなく、カメラおよび／またはさらなるカメラによって取り込まれた画像の前述の評価もまた、静止したデータ処理ユニット、または配置機械のシャーシに直接もしくは間接的に取り付けられたものによって実施され得ることに留意されたい。画像を評価するためのデータ処理ユニットは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアによりデータ処理デバイスに実装することができ、前記データ処理デバイスは、配置機械の動作全体を制御し、マシンコンピュータと呼ばれることも多い。

本発明のさらなる実施形態によれば、各第１操作デバイスおよび／または各第２操作デバイスに対する配置ヘッドは、（ｉ）部品の存在、および／または（ｉｉ）ピックアップされた部品とそれをピックアップする関連のスリーブとの間の相対的な位置を検出する部品センサをさらに備える。

部品センサは、例えば、（レーザ）ダイオードおよびフォトダイオードを備える（レーザ）光バリアなど、光学的におよび／または電子的に簡単な光電子式の構成要素であることが好ましい。部品が検出されたとき、それは、（レーザ）ダイオードとフォトダイオードの間に位置する。

各操作デバイスが、それ自体の部品センサに割り当てられる配置ヘッドの前述の構成は、（ｉ）部品位置認識、および／または（ｉｉ）部品の存在確認が、ピックアップされたすべての部品に対して同時に実施され得るという利点を有する。このような部品の存在確認において、部品が誤ってピックアップされないプロセスエラーを認識することができ、また誤った配置を、対象とする部品の自動または手動の再配置により回避することができる。

本発明のさらなる態様によれば、電子部品を自動的に部品担持体に配置するための配置機械が述べられる。述べられる配置機械は、（ａ）フレームベース構造、（ｂ）静止した構成要素および可動の構成要素を備える位置決めシステム、ここで、静止した構成要素は、フレームベース構造に取り付けられる、および（ｃ）上記で述べたタイプの配置ヘッドを有する。配置ヘッドのシャーシは、位置決めシステムの可動の構成要素に取り付けられる。

前述の配置機械は、上記で述べられた配置ヘッド、ここで、第１ロータ組立体からのもの、および第２ロータ組立体からのものである２つの操作デバイスまたはスリーブの間の距離は、特に有効であり迅速な配置プロセスを行うために、所定の距離範囲に含まれる２つのロータ組立体の間の適切な相対的な回転角を選択することによって自由に設定できるという認識に基づいている。前述の配置ヘッドを用いると、（ａ）収集位置においてそれぞれが提供される２つの電子部品を同時にピックアップすることと、（ｂ）２つのピックアップされた電子部品を、組み立てられる部品担持体に同時に配置することの両方が可能である。２つの電子部品は、ｘｙ配置平面内で高い精度で、ならびに所定の接続パッド上に正確な角度位置で、組み立てられる部品担持体に配置され得る。

組み立てられる部品担持体に、電子部品をその任意の位置に配置できるようにするために、位置決めシステムは、いわゆる表面位置決めシステムであることが好ましく、それを用いて、配置ヘッドは、ロータの回転軸に対して、またはｚ方向に対して直角に方向付けられた前述のｘｙ平面における所定の位置決め範囲内で自由に動くことができる。しかし、複数の電子部品で組み立てられる部品担持体が、配置プロセス中にリニア位置決めシステムの移動方向に直角に同時に変位され得る限り、表面位置決めシステムに代えて、簡単なリニア位置決めシステムも使用できることに留意されたい。

本発明のさらなる実施形態によれば、配置機械は、（ｉ）電子部品がそれにより第１収集位置に供給される第１部品供給デバイス、および（ｉｉ）電子部品がそれにより第２収集位置に供給される第２部品供給デバイスを有する部品供給システムをさらに備える。２つの収集位置は、配置ヘッドが、第１電子部品を第１収集位置から、また第２電子部品を第２収集位置から同時に収集できるように互いに離間される。

２つの部品供給デバイスが、ベルトにパッケージされた電子部品を順次その収集位置へと搬送するいわゆるベルトコンベアである場合、２つの収集位置の間の距離は、少なくともおおよそ確立される。しかし、電子部品は、通常、各ベルトにおいて形成されたピックアップポケット内に一定量の遊びを有するので、所定の部品収集位置から収集される部品の実際の位置には、わずかな偏移が生ずる可能性がある。このような偏移に対する補償は、前述の配置ヘッドを用いて、簡単に、かつ効果的に行うことができ、ここで、第１ブロックの第１スリーブと、第２ブロックの第２スリーブとの間の距離は、自由に調整することができる。したがって、すべての場合において、第１部品は、第１スリーブを用いて収集することができ、または第２部品は、第２スリーブを用いて同時に収集することができる。

しかし、この文書で述べられる配置ヘッドはまた、いわゆるバルク材料コンベアとしてそれぞれが設計された少なくとも２つの部品供給デバイスを備える部品供給システムを有する配置機械で使用できるので有利である。このようなバルク材料コンベアを用いると、部品は、特定の収集領域内に個々に提供されるに過ぎず、収集される電子部品の正確な位置は、収集領域内で指定されない。例えば、適切な視覚または画像認識システムにより、収集される電子部品の正確な位置が決定される場合、この文書で述べられる配置ヘッドは、第１ブロックの一定の第１スリーブと、第２ブロックの一定の第２スリーブとの間の距離が、異なる収集領域で提供される２つの特定の部品間の距離の大きさに正確になるように設定することができる。したがって、バルク材料コンベアの場合であっても、２つの電子部品を同時にピックアップすることを、簡単かつ信頼性のある方法で保証することができ、したがって、配置速度における大幅な向上が達成され得る。

本発明のさらなる態様によれば、上記で述べた配置機械により、および／または上記で述べた配置ヘッドにより、電子部品を自動的に部品担持体に配置するための方法が述べられる。本方法は、（ａ）配置ヘッドの第１ロータ組立体の第１スリーブに取り付けられた第１部品保持デバイスを用いて、第１電子部品を、第１収集位置からピックアップするステップと、（ｂ）配置ヘッドの第２ロータ組立体の第２スリーブに取り付けられた第２部品保持デバイスを用いて、第２電子部品を、第２収集位置からピックアップするステップと、（ｃ）２つのピックアップされた電子部品を、組み立てられる部品担持体が位置する配置領域へと移送するステップと、（ｄ）移送された第１電子部品を、部品担持体上の第１取付け位置に配置するステップと、（ｅ）移送された第２電子部品を、部品担持体上の第２取付け位置に配置するステップとを含む。

前述の配置プロセスは、上記で述べられた配置ヘッドを用いると、（ｉ）異なる収集位置に提供された２つの電子部品を同時にピックアップすること、ならびに（ｉｉ）組み立てられる部品担持体上の所定の位置に、２つのピックアップされた電子部品を同時に配置することの両方が可能であるという認識に基づいている。各電子部品の収集位置は、各収集位置に電子部品を提供する部品供給システムのタイプにより、またはそれぞれに指定された収集領域内で提供される。各部品に対する取付け位置は、知られた方法で、部品担持体上の接続接点または接続パッドにより指定される。配置される電子部品の角度位置に対しても同様に適用される。すでに上記で述べたように、各部品の電気的な接続部と、部品担持体上に形成された電気的な接続接点との間で信頼性のある接触が保証されるように、角度位置は、配置ヘッドまたは各回転駆動装置に対する適切な制御によって設定されなくてはならない。

前述の「二重のタレット配置ヘッド」を用いると、配置シーケンス、すなわち、どの部品が、どの時系列順で、部品担持体上のどの位置に配置されるかを、柔軟に適合させることができる。ここで、調整は、以下の目的の１つまたは複数のものに関して行うことができる、すなわち、（ａ）配置速度を最適化すること、（ｂ）エネルギー消費を最小化すること、（ｃ）精度を最大化すること、（ｄ）配置ヘッドおよび／または配置機械全体に対する摩耗を最小化することなどである。

本発明の一実施形態によれば、第１電子部品および第２電子部品は同時にピックアップされる。代替的に、またはこれと組み合わせて、移送された第１電子部品、および移送された第２電子部品は同時に配置される。

部品供給システムからの少なくとも２つの部品の収集またはピックアップの前述の時間的な並列化、および／または少なくとも２つの部品を、組み立てられる部品担持体に配置する前述の時間的な並列化は、配置プロセス全体が加速され得るという利点を有する。

本発明のさらなる実施形態によれば、方法は、（ａ）第１ロータ組立体のさらなる第１スリーブに取り付けられたさらなる第１部品保持デバイスを用いて、さらなる第１電子部品を、さらなる第１収集位置からピックアップするステップと、（ｂ）第２ロータ組立体のさらなる第２スリーブに取り付けられたさらなる第２部品保持デバイスを用いて、さらなる第２電子部品を、さらなる第２収集位置からピックアップするステップと、（ｃ）２つのピックアップされたさらなる電子部品を、２つのピックアップされた電子部品と共に、配置領域へと移送するステップと、（ｄ）移送されたさらなる第１電子部品を、部品担持体上のさらなる第１取付け位置に配置するステップと、（ｅ）移送されたさらなる第２電子部品を、部品担持体上のさらなる第２取付け位置に配置するステップとをさらに含む。さらなる第１電子部品および／またはさらなる第２電子部品は、その場合、第１電子部品および第２電子部品がピックアップされるのと同時にピックアップされる。代替的に、またはこれと組み合わせて、移送されたさらなる第１電子部品の配置、および／または移送されたさらなる第２電子部品の配置は、移送された第１電子部品および移送された第２電子部品の配置と同時に行われる。

３または４個の部品の前述の同時のピックアップおよび／または同時の配置は、対応する配置機械の配置速度を大幅に増加させる。具体的には、これは、３または４個の異なる部品に対する収集動作の間に配置ヘッド全体を移動させる必要がもはやないからである。３または４個の異なる部品の前述の一括した配置にも同様に同じことが適用される。

本発明のさらなる実施形態によれば、スリーブ、および／または少なくとも１つの操作デバイスを備えるスリーブに取り付けられた部品保持デバイスは、少なくとも１つの操作デバイスの回転駆動装置の回転軸に対して偏心して構成される。方法は、（ｉ）部品保持デバイスの先端と、（ｉｉ）第１ロータ組立体または第２ロータ組立体の別の操作デバイスに割り当てられた別の部品保持デバイスの先端との間で間隔が変化するように、少なくとも１つの操作デバイスの回転駆動装置を作動させるステップをさらに含む。この文脈において、「偏心する」という用語は、特に関連する部品保持デバイスの先端が、スリーブおよび／または部品保持デバイスの対応する形状に起因して、関連する回転駆動装置の回転軸の少なくともわずかに外側にあることを意味することができる。

対象とする回転駆動装置の目標とする作動は、２つ以上の部品保持デバイスの先端の間の間隔の微調整を可能にするので有利であり得る。このような微調整は、３または４個の部品が、部品供給システムにより同時にピックアップされ、かつ／または所定の位置から部品担持体に配置されるとき、特に有利であり得る。

１つの操作デバイスだけではなく、前述の「偏心機能性」を備える２つ以上の操作デバイスにプリファレンスが与えられる。その結果、２つ以上の部品保持デバイスの先端間の距離に対する前述の微調整の範囲を拡大することができる。

本発明のさらなる態様によれば、上記で述べられた配置機械により、および／または上記で述べられた配置ヘッドにより、電子部品を自動的に部品担持体に配置するための方法が述べられる。述べられる方法は、（ａ）第１部品保持デバイスおよび第２部品保持デバイスを用いて、電子部品を収集位置からピックアップするステップと、（ｂ）組み立てられる部品担持体が位置する配置領域へと、ピックアップされた電子部品を移送するステップと、（ｃ）移送された電子部品を、部品担持体上の取付け位置に配置するステップとを含む。

前述の方法は、非常に大きな電子部品をまた、上記で述べた配置機械を用いて、および／または上記で述べた配置ヘッドを用いて配置できるという認識に基づいている。この文脈では、電子部品という用語は、非常に広く解釈されるべきである。すでに上記で述べたように、この文書で使用される「電子部品」という用語はまた、担持体上に配置できる電気的なプラグまたはコネクタ、ヒートシンク、シールド要素、ハウジング部品などの電気的に不活性な、または受動的な部品を含むことができる。

単一の（大きな）部品をピックアップする、または保持するために２つの保持デバイスを使用することは、より重い部品を高い信頼性で保持するのに十分強力な、より大きな全体的な保持力を適用できるという利点を有する。好ましくは吸引把持具として設計された２つの部品保持デバイスは、他のプロセスサイクルでは２つの小さな部品を配置することができるため、上記で述べられた配置ヘッドを用いて操作される、または処理され得る様々な部品の範囲をかなり広げることができる。

（少なくとも）２つの部品保持デバイスによってピックアップされる部品の光学的な検出が、配置機械のフレームベース構造に静止状態で取り付けられるカメラを用いて行われると有利であり得る。その場合、検出は、その収集位置から配置位置への部品の経路において行われ、ここで、この経路は、静止カメラの検出領域の上を、またはそこを通って延びる。

本発明の一実施形態によれば、２つの部品保持デバイスが、第１ロータ組立体のスリーブにそれぞれ割り当てられる。代替的には、２つの部品保持デバイスが、第２ロータ組立体のスリーブにそれぞれ割り当てられる。同じロータ組立体の（少なくとも）２つの部品保持デバイスによる部品のピックアップは、２つの部品保持デバイスの間の相対的な間隔が、常に同じ状態にとどまる利点を有する。これは、（大きな）部品が、２つの部品保持デバイスによって保持される場合であっても、例えば、部品収集領域から、配置領域への経路上で、対象とするロータ組立体の回転を可能にする。

部品の寸法に応じて、２つの部品保持デバイスは、互いに直接隣接する部品保持デバイス、または互いに遠く離間された部品保持デバイスとすることができる。特に大きな部品はまた、３つまたはさらにそれ以上の部品保持デバイスにより、ピックアップされる、または保持することができる。

本発明のさらなる実施形態によれば、２つの部品保持デバイスの一方が、第１ロータ組立体のスリーブに割り当てられ、また２つの部品保持デバイスの他方が、第２ロータ組立体のスリーブに割り当てられる。こうすることは、部品をピックアップする２つの部品保持デバイスの間の任意の距離を、配置ヘッドの全体の幾何形状によってあらかじめ決められた距離の範囲内で、２つのロータ組立体の間の相対的な回転角を特に調整することにより設定することができるという利点を有する。

本発明の諸実施形態が、本発明の様々な目的を参照して述べられていることに留意されたい。特に、本発明のいくつかの実施形態は、デバイスの請求項を用いて述べられ、また本発明の他の実施形態は、手順の請求項を用いて述べられている。しかし、本出願を読むとき、その他の形で明示的に述べられていない限り、本発明の目的の１つのタイプに属する特徴の組合せに加えて、本発明の目的の異なるタイプに属する特徴の任意の組合せも可能であることが、当業者であれば直ちに明らかであろう。

本発明のさらなる利点および特徴は、現在好ましい実施形態の以下の例示的な記述から生ずる。

本発明の一実施形態による配置機械の概略的な斜視図である。 本発明の一実施形態による配置ヘッドの基本構造の斜視図である。 配置ヘッドの上面図である。 操作デバイスの斜視図である。 部品供給システムの２つの部品供給デバイスの間の所定の間隔に対する配置ヘッドの幾何形状を示す図である。 部品供給システムの２つの部品供給デバイスの間の所定の間隔に対する配置ヘッドの幾何形状を示す図である。 ピックアップされる部品の物理的な位置および角度位置を測定するための２つのカメラを備えた配置ヘッドを示す図である。

以下の詳細な説明において、別の実施形態の対応する特徴または構成要素と同一の、または少なくとも機能的に同一である様々な実施形態の特徴または構成要素は、同じ参照数字で、または対応する同一の、もしくは少なくとも機能的に同一の特徴もしくは構成要素の参照記号の最後の２桁において同一である参照数字を用いて提供されることに留意されたい。不必要な反復を回避するために、前に述べられた実施形態に基づいてすでに説明されている特徴または構成要素は、後続する時点において、もはや詳細には説明しないものとする。

さらに以下で述べられる実施形態は、本発明の実施形態の可能な変形形態のうちの限定された選択を表すに過ぎないことに留意されたい。特に個々の実施形態の特徴を適切に組み合わせることが可能であり、したがって、当業者には、多くの様々な実施形態が、本明細書で明示的に述べられる実施形態に関して明らかに開示されたものと見ることができる。

図１は、２つの平行なリニアガイド１０３が取り付けられたフレームベース構造１０２を有する配置機械１００を示す。２つのリニアガイド１０３は、横断支持アーム１０４を担持する。横断支持アーム１０４はそれ自体、キャリア要素１０６がその上に変位可能に搭載されたリニアガイド１０５を有する。２つのリニアガイド１０３は、ｙ方向に沿って延び、リニアガイド１０５は、ｘ方向に沿って延びている。配置ヘッド１３０は、キャリア要素１０６の上に配置される。リニアガイド１０３、横断支持アーム１０４、リニアガイド１０５、およびキャリア要素１０６は、配置機械１００に対する位置決めシステムを構成しており、リニアガイド１０３は、位置決めシステムの静止した構成要素を形成し、またキャリア要素１０６は、位置決めシステムの可動の構成要素を形成する。

本発明の実施形態によれば、配置ヘッド１３０は、互いに同心に配置され、かつｚ方向に沿って方向付けられた共通の回転軸の周りで、配置ヘッド１３０のシャーシ１３２に対して回転され得る２つのロータ組立体を有する。ｚ方向は、まっすぐな二重の矢印を用いて図１で示されている。回転運動は、湾曲した二重の矢印を用いて図１で示されている。２つのロータ組立体のそれぞれは、回転軸から一定の半径距離にある円周上に配置された複数の操作デバイスを有する。各操作デバイスを用いると、配置ヘッド１３０が動いている間に、部品を取り上げ、保持することができ、また部品担持体に配置することができる。

一方（内側）のロータ組立体の操作デバイスの半径距離は、他方（外側）のロータ組立体の操作デバイスの半径距離よりも小さい。配置ヘッド１３０のこれらの特徴的な構造特性は、明確化のために図１には示されていない。吸引ノズルとして設計された２つの部品保持デバイス１３４だけを見ることができ、それは、知られた方法で、外側のロータ組立体の２つの操作デバイスのスリーブに、取り外し可能に取り付けられたデバイスである。

配置機械１００はまた、概略的に示された部品供給システム１１０を備え、それは、少なくとも２つの部品供給デバイス１１２を備える。部品供給デバイス１１２は、いわゆる「収集および配置」配置プロセスを行うために、複数の収集位置１１２ａにおいて、電子部品（図示せず）を提供する。この場合、同じまたは異なるタイプの部品を、異なる供給デバイス１１２によって供給することができる。

配置機械１００はまた、コンベアベルト１１５を備え、それを用いて、部品担持体１９０を、配置機械１００の配置領域に導くことができる。部品保持デバイス１３４は、配置ヘッド１３０の適切な平行移動により、かつ外側のロータ組立体の適切な回転運動により、配置領域全体の中のｘｙ平面に対して平行に位置決めすることができる。

さらに配置機械１００は、マスターデータ処理デバイス１０１を有する。配置機械１００が電子部品１９５を部品担持体１９０上に配置するために、処理プログラムをこの上で動作させることができ、したがって、配置機械１００のすべての構成要素は、正確に協調して動作し、部品担持体１９０上に部品１９５を誤りなく、迅速に配置することに寄与するようになる。

部品担持体１９０に配置された少なくとも１つのマーキング１９２を検出するために提供されるいわゆる回路板カメラ１２０が、キャリア要素１０６にさらに固定される。このように、配置領域の中に導かれた部品担持体１９０の正確な位置が、回路板カメラ１２０の視野内の少なくとも１つのマーキング１９２の位置を測定することにより決定され得る。

部品１９５はまた、部品担持体１９０への途中で、静止カメラ（図示せず）により検出され得ることも指摘されるべきである。このような静止カメラは、フレームベース構造１０２に静止させて配置され、フレームベース構造１０２に対して直接的に、または間接的に取り付けられる。

図２は、本発明の一実施形態による配置ヘッド１３０の基本構造の斜視図を示す。配置ヘッドは、２つのロータ組立体、すなわち、第１ロータ組立体２４０および第２ロータ組立体２５０を有する。２つのロータ組立体２４０、２５０は、互いに同心に配置され、回転軸（図示せず）の周りで回転可能である。

複数の第１操作デバイスが、第１ロータ組立体２４０の第１円筒形本体に取り付けられ、また参照数字２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ、２４２ｅ、２４２ｆ、２４２ｇ、および２４２ｈにより指定される。操作デバイス２４２ａ〜ｈは、第１円周２４４上に位置し、それは、図２において破線で示されている。同様に、複数の第２操作デバイスが、第２ロータ組立体２５０の第２円筒形本体に取り付けられ、また参照数字２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ、２５２ｅ、２５２ｆ、２５２ｇ、および２５２ｈにより指定される。操作デバイス２５２ａ〜ｈは、第２円周２５４上に位置し、それはまた、図２において破線で示されている。

操作デバイス２４２ａ〜ｈおよび２５２ａ〜ｈのすべては、特に、スリーブ（明確化のために、図２ではより詳細に示されていない）、および駆動デバイス（これも詳細には示されていない）を有する。スリーブは、吸引ノズルとして設計された部品保持デバイスを、一時的に部品をピックアップすべく取り外し可能に取り付けることができるように、知られた方法で構成される。駆動デバイスは、（ｉ）スリーブをその長手方向軸に沿って移動するためのリニア駆動装置、および（ｉｉ）スリーブをその長手方向軸の周りで回転させるための回転駆動装置を有する。駆動デバイスは、したがって、吸引ノズルを、その長手方向軸に沿って、またはｚ方向に変位させ、かつそれをその長手方向軸の周りで回転させることができる。これらの２つの動きは、知られた方法で、電子部品を取り上げ、その後に、組み立てられる部品担持体上の正しい位置にそれを配置するために必要である。操作デバイスの構成は、図４を参照して以下でより詳細に説明される。

図３は、配置ヘッド１３０の上面図を示す。共通の回転軸３３６が、参照数字３３６を用いてラベル付けされている。この図３では、２つの同心に配置されたロータ組立体２４０、２５０を、それらの操作デバイス２４２ａ〜ｈおよび２５２ａ〜ｈと共に特によく見ることができる。（ｉ）外側の第１ロータ組立体２４０の第１円周２４４と、（ｉｉ）内側の第２ロータ組立体２５０の第２円周２５４との間の「半径距離」は、図３において、「ｃ」により指定される。

多くの操作デバイスを備えた２つのロータ組立体２４０、２５０の同心の構成に起因して、配置ヘッド１３０はまた、明確に「二重のタレット配置ヘッド」と呼ぶことができる。英語の「タレット（ｔｕｒｒｅｔ）」という用語は、ドイツ語で「Ｗｅｒｋｚｅｕｇｒｅｖｏｌｖｅｒ」（レボルバーヘッド）と翻訳される。

第１モータ３４１および第２モータ３５１により駆動される第１ロータ組立体２４０および第２ロータ組立体２５０は、それぞれ、所望に応じて、かつ互いに独立して、回転軸３３６の周りで回転することができる。（ｉ）配置機械の座標系内の配置ヘッド１３０全体のいわゆるＸＹ位置決め、および（ｉｉ）２つのロータ組立体２４０、２５０の回転位置または角度位置を考慮すると、操作デバイスの少なくとも２つは、それらの距離ａが、部品供給システムの２つの隣接する部品供給デバイスの収集位置の間の距離の大きさに正確になるように位置決めすることができる。図３では、これらのものは、第１操作デバイス２４２ａ〜ｈの操作デバイス２４２ｂまたは２４２ｇ、および（ｉｉ）第２操作デバイス２５２ａ〜ｈの操作デバイス２５２ｂまたは２５２ｇである。部品供給システムの空間構造に適合されるこのような位置決めは、２つの部品を同時に取り上げることを可能にするので有利である。当然であるが、これはまた、距離ａが２つの隣接する収集位置の間の距離の倍数に相当する場合であっても適用される。

図３では第２操作デバイス２５２ｂおよび第２操作デバイス２５２ｇであるが、１つの同じロータ組立体の２つの操作デバイスの間の距離ｂが、２つの隣接する収集位置の間の距離の倍数に相当する場合、対応する部品供給システムから、４つの部品を同時に取り上げることができる。その結果、複数の部品を取り上げるプロセスは、部品を順次ピックアップすることと比較して加速することができ、配置ヘッドの配置速度は、それに応じて増加するようになる。

したがって、部品を部品担持体に配置するプロセスにも同じことが適用される。しかし、様々な部品の配置位置は、通常、一様な格子上にはないことに留意されたい。各配置動作に対して通常異なっている配置位置のこの間隔は、少なくとも、２つのロータ組立体の間の相対的な回転角を適切に設定することにより、２つの部品に対して提供され得る。その結果、少なくとも２つの部品を、前述の配置ヘッド１３０を用いて同時に配置することができ、それは、部品の順次配置と比較して配置プロセスにおいてさらなる加速を生ずる。

図４は、（第１）操作デバイス４４２の斜視図を示す。前の２つの図２および図３で示された第２操作デバイス２５２ａ〜ｈは、正確に同じように構成される。

操作デバイス４４２は、リニア駆動装置４４５および回転駆動装置４４６からなる駆動装置を備える。回転駆動装置４４６は、リニアガイド４４２−１上のリニア駆動装置４４５により、ｚ方向に沿って変位され得る。回転駆動装置４４６は、回転駆動装置４４６が作動したとき、その長手方向に沿って回転するスリーブ４４７に結合される。スリーブ４４７の長手方向軸はまた、ｚ方向に沿って延びる。

吸引把持具として設計される部品保持デバイスは、知られた方法で、スリーブ４４７の前端部に取り付けることができる。これは、図４において、参照数字４４８で識別される。部品は、その場合、知られた方法で同様に、空気の真空を用いることにより吸引把持具４４８の前側に保持され得る。この真空を生成するために、真空生成ユニット（図示せず）が提供され、それは、生成された負圧を、空気ホース４４２−２を経由して吸引把持具の吸引チャネルに送る。真空生成ユニットは、知られた中心ユニットとすることができ、それは、適切な空気切替え弁を介して、様々な操作デバイスの個々の吸引把持具に負圧を「分配する」。

操作デバイス４４２は、２つのエンコーダをさらに備える。第１エンコーダは、スリーブ４４７、または取り付けられた吸引把持具４４８の現在のｚ位置を検出する。このエンコーダは、図４における参照数字４４２−３で識別される。第２エンコーダは、スリーブの、または吸引把持具４４８により取り上げられた部品の現在の回転角を検出する。

本明細書で示された実施形態によれば、操作デバイス４４２は、部品センサ４４９をさらに備える。リニア駆動装置４４５が、その上側位置にあるとすると、リニア駆動装置４４５を、ピックアップされた部品が、部品センサ４４９の検出範囲内にあるように設定することができる。

本明細書で示された実施形態によれば、部品センサ４４９および下流の評価ユニット（図示せず）は、（ｉ）部品の存在、および／または（ｉｉ）ピックアップされる部品と、それをピックアップするスリーブの間の相対的な位置を検出するように構成される。部品センサは、（ｉ）発光ダイオードまたはレーザダイオード、および（ｉｉ）フォトダイオードを備える光バリアである。部品が検出されたとき、それは、ダイオードとフォトダイオードの間に位置する。

図５ａおよび図５ｂは、部品供給システム５１０の空間的、物理的構成に対する２つの異なる配置ヘッドの幾何形状を示す。これらの２つの図から明らかなように、部品供給システム５１０は、互いにすぐ隣に配置された複数の部品供給デバイス５５１を有する。ここで示された実施形態によれば、すべての部品供給デバイスは幅ａを有し、それは、図５ｂで二重の矢印を用いて左側に示されている。部品収集位置は、それぞれ、図５ａと図５ｂの両方で十字形によって示されており、参照数字５５３とラベルが付されている。部品収集位置５５３は、それぞれ、部品供給デバイス５５１の中央に位置する。したがって、２つの隣接する部品収集位置５５３の間の距離はまた前述の幅ａである。

２×１２個の操作デバイスを有する二重のタレット配置ヘッドが、図５ａで示されている。外側の第１ロータ組立体に割り当てられる１２個の第１操作デバイス５４２は、第１円周２４４上に存在し、それは、共通の回転軸３３６から第１半径距離Ｒ１だけ離間されている。内側の第２ロータ組立体に割り当てられる１２個の第２操作デバイス５５２は、第２円周２５４上に存在し、それは、共通の回転軸３３６から第２半径距離Ｒ２だけ離間されている。

図５ａで分かるように、第１操作デバイス５４２ならびに第２操作デバイス５５２は共に、それらの各円周２４４および２５４上で互いに等距離に配置されていない。特に、関連する円周の周辺に沿って、互いに隣接するいくつかの対の操作デバイスは、比較的小さな距離で間隔を空けており、互いに隣接する操作デバイスの他の対は、比較的大きな距離で間隔を空けている。ここで示される実施形態によれば、短い距離および長い距離は、周辺の方向に沿って交互に生ずる。これは、両方のロータ組立体に適用される。

半径距離Ｒ１およびＲ２、ならびに２つの円周２４４および２５４上の２つの隣接する操作デバイスの間の異なる周辺距離は、配置ヘッドの物理的な位置、および２つのロータ組立体の角度位置が適切に構成されたとき、４つの部品を部品供給システム５１０から同時に取り外せるように選択される。これは、対象とする４つの操作デバイスが、４つの対応する収集位置を「カバーする」ことにより図５ａにおいて明らかである。

２×１０の操作デバイスを有する二重のタレット配置ヘッドが図５ｂで示される。ここでは、第１操作デバイスはまた参照数字５４２で識別され、また第２操作デバイスは、参照数字５５２で識別される。

周辺に沿った操作デバイスの分布は、図５ｂによる配置ヘッドでも完全に等距離ではない。しかし、２つの半径距離Ｒ１およびＲ２と共に、その分布は、４つの操作デバイスがやはり、部品を同時に取り上げるようにする。

図６は、ピックアップされる部品の物理的位置および角度位置を測定するための２つのカメラを備えた配置ヘッド１３０の斜視図を示す。第１カメラ６６２は、下から第１操作デバイス５４２により、それぞれが保持された部品を検出するように構成され、かつ配置される。第２カメラ６６４は、下から第２操作デバイス５５２により、それぞれが保持された部品を検出するように構成され、かつ配置される。

２つのロータ組立体が回転するとき、すべての操作デバイスによって保持された部品は、第１カメラ６６２の検出領域、および第２カメラ６６４の検出領域を通って次々に移動する。保持された部品のこの検出は、すでに前に述べたように、部品が部品供給システムから配置領域へと移送されている間に行われる。配置ヘッド１３０が配置領域に達するとすぐに、２つのカメラ６６２および６６４は、旋回機構（図示せず）により折り畳まれ、したがって、すべての部品は、図４で示されたリニア駆動装置４４５を作動させることによって、カメラに邪魔されずに空間的に下方に移動し、したがって、組み立てられる部品担持体に配置することができる。２つのカメラ６６２および６６４はまた、部品がピックアップされるとき、「折り畳まれた」位置にあり、したがって、部品は、部品供給システム５１０の領域において妨げられることなくピックアップすることができる。

図６の説明からはそれるが、２つのカメラ６６２、６６４の少なくとも一方、または２つのカメラ６６２、６６４の少なくとも一方のホルダは、内側のロータ組立体の支持軸受けに取り付ける、またはそれに一体化できることに留意されたい。

本発明の可能な実施形態の特徴および／または利点に関するさらなる情報を以下に述べる。

部品の光学的に鮮明な検出を行うために、高さセンサ（図示されていないが、例えば、光バリア、またはいわゆる光カーテンなど）を最初に使用して、部品位置を検出することができる。この情報に基づいて、リニア駆動装置を適正に作動させることにより、検出に関連する部品または部品の表面を、カメラの焦点内に入れることができる。

特定の用途に応じて、また特に部品の（表面の）光学的特性に応じて、異なるスペクトル特性を有する異なる照明光を部品検出に使用することができる。明るい色である青、青および赤、または白色もまた、部品の信頼性のある光学的検出に適していることが示されている。

異なる照明設定を用いて、部品の２つ以上の画像記録を、配置動作中に行うこともできる。これは、対象とする部品がカメラの検出範囲内の固定位置に存在する短い時間期間において行うことができるが、それは、対象とするロータ組立体が、この時間期間中に休止しているからである。代替的に、２つの画像は、部品が移動している間に、カメラの検出領域を通って移動することもできる。２つの画像記録は、例えば、部品の傾きを信頼性のある方法で検出するために、共に評価することができる。カメラはまた、いわゆる多視野（ＭＦＯＶ）カメラとすることができる。この場合、様々な小さな個々の記録を共に接合（スティッチング）することにより、大きなカメラ画像を生成することができ、個々の記録は、部品の（通常、重複している）セクションを示す。このような「スティッチング」は、特に大きな部品に対して、有利に使用することができる。

画像記録は、対象とするロータ組立体の回転運動と同期することができる。これは、例えば、同期化光フラッシュにより行うことができ、それは、静止カメラの場合は、カメラ内に、またはその上に位置する発光器により放出され、配置ヘッドの可動部分上の適切な受光器により受け取られる。

カメラを規則的にクリーニングすることはまた、高品質の画像を取り込めるようにする。このようなクリーニングは、クリーニングノズル、空の吸引ノズルから吹き付けられた空気パルス、および／または操作デバイスによりピックアップされる特別なクリーニングツールにより、実施することができる。

「有する、または含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の要素を排除することはなく、また「１つの（ｏｎｅ ｏｒ ａ）」という用語は、複数を排除するものではないことに留意されたい。様々な例示された実施形態に関して述べられた要素はまた、組み合わせることもできる。特許請求の範囲における参照数字は、特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではないことにも留意されたい。

１００ 配置機械
１０１ マスターデータ処理デバイス
１０２ フレームベース構造
１０３ リニアガイド
１０４ 横断支持アーム
１０５ リニアガイド
１０６ キャリア要素
１１０ 部品供給システム
１１２ 部品供給デバイス
１１２ａ 収集位置
１１５ コンベアベルト
１２０ 回路板カメラ
１３０ 配置ヘッド
１３２ シャーシ
１３４ 部品保持デバイス／吸引ノズル
１９０ 部品担持体
１９２ マーキング
１９５ 部品
２４０ 第１ロータ組立体
２４２ａ〜ｈ 第１操作デバイス
２４４ 第１円周
２５０ 第２ロータ組立体
２５２ａ〜ｈ 第２操作デバイス
２５４ 第２円周
３３６ （共通の）回転軸
３４１ 第１モータ
３５１ 第２モータ
４４２ 第１操作デバイス
４４５ リニア駆動装置
４４６ 回転駆動装置
４４７ スリーブ
４４８ 部品保持デバイス／吸引把持具
４４９ 部品センサ
４４２−１ リニアガイド
４４２−２ 空気ホース
４４２−３ 光学的エンコーダ
５１０ 部品供給システム
５５１ 部品供給デバイス
５５３ 部品収集位置
５４２ 第１操作デバイス
５５２ 第２操作デバイス
６６２ 第１カメラ
６６４ 第２カメラ
ａ 第１操作デバイスと第２操作デバイスの間の間隔／広い部品供給デバイス／隣接する収集位置の間の間隔
ｂ 第２操作デバイスの間の間隔
ｃ 第１円周と第２円周の間の半径距離
Ｒ１ 第１半径距離
Ｒ２ 第２半径距離

Claims (22)

1. 電子部品（１９５）を自動的に部品担持体（１９０）に配置するための配置ヘッド（１３０）であって、前記配置ヘッド（１３０）は、
   シャーシ（１３２）と、
   第１回転軸（３３６）の周りで前記シャーシ（１３２）に対して回転可能であるように搭載され、かつ第１の数量の第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）を有する第１ロータ組立体（２４０）と、
   第２回転軸（３３６）の周りで前記シャーシ（１３２）に対して回転可能であるように搭載され、かつ第２の数量の第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）を有する第２ロータ組立体（２５０）と、
   を備え、
   前記操作デバイス（２４２ａ〜ｈ、２５２ａ〜ｈ、４４２）それぞれは、
   電子部品（１９５）を一時的にピックアップするための部品保持デバイス（４４８）が搭載可能なスリーブ（４４７）と、
   駆動デバイス（４４５、４４６）であって、
   （ｉ）前記スリーブ（４４７）の長手方向軸に沿って前記スリーブ（４４７）を移動させるためのリニア駆動装置（４４５）と、
   （ｉｉ）前記スリーブ（４４７）の長手方向軸の周りで前記スリーブ（４４７）を回転させるための回転駆動装置（４４６）と、
   を備える、駆動デバイス（４４５、４４６）と、
   を有する、配置ヘッド（１３０）。
2. 前記第１回転軸（３３６）および前記第２回転軸（３３６）は互いに平行である、請求項１に記載の配置ヘッド（１３０）。
3. 前記第１回転軸および前記第２回転軸は、共通の回転軸（３３６）上にある、請求項２に記載の配置ヘッド（１３０）。
4. 前記第１回転軸は、前記第２回転軸に対してオフセットされる、請求項２に記載の配置ヘッド（１３０）。
5. 前記配置ヘッド（１３０）は、
   前記第１ロータ組立体（２４０）を回転させるための第１モータ（３４１）と、
   前記第２ロータ組立体（２５０）を回転させるための第２モータ（３５１）と、
   をさらに備え、
   ２つの前記第１及び第２モータ（３４１、３５１）は、互いに独立して制御可能であり、したがって、前記第１ロータ組立体（２４０）は、前記第２ロータ組立体（２５０）とは独立して回転可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
6. 前記第１モータ（３４１）は、前記第１ロータ組立体（２４０）を連続的に、または少なくとも準連続的に回転させるように構成され、かつ／または、
   前記第２モータ（３５１）は、前記第２ロータ組立体（２５０）を連続的に、または少なくとも準連続的に回転させるように構成される、請求項５に記載の配置ヘッド（１３０）。
7. 前記第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）の前記第１の数量は、前記第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）の前記第２の数量と同じである、請求項１から６のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
8. 前記第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）は、前記第１回転軸（３３６）から第１の半径距離（Ｒ１）にある第１円周（２４４）上に配置され、２つの隣接する前記第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）の間の前記第１円周（２４４）に沿った円周方向距離は、２つの隣接するさらなる前記第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）の間の前記第１円周（２４４）に沿ったさらなる円周方向距離とは異なっており、かつ／または、
   前記第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）は、前記第２回転軸（３３６）から第２の半径距離（Ｒ２）にある第２円周（２５４）上に配置され、２つの隣接する前記第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）の間の前記第２円周（２５４）に沿った円周方向距離は、２つの隣接するさらなる前記第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）の間の前記第２円周（２５４）に沿ったさらなる円周方向距離とは異なっている、請求項１から７のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
9. 前記シャーシ（１３２）に取り付けられ、かつピックアップされた電子部品（１９５）を検出するように構成されたカメラ（６６２）をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
10. 前記カメラ（６６２）は、前記シャーシ（１３２）に移動可能に取り付けられる、請求項９に記載の配置ヘッド（１３０）。
11. 前記シャーシ（１３２）に取り付けられ、かつさらなるピックアップされた電子部品（１９５）を検出するように構成されたさらなるカメラ（６６４）をさらに備える、請求項１０に記載の配置ヘッド（１３０）。
12. 前記カメラ（６６２）、または前記さらなるカメラ（６６４）の下流に接続され、かつ撮影された個々の前記電子部品（１９５）それぞれの画像の評価を実施するように構成されたデータ処理ユニットをさらに備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
13. 前記第１操作デバイス（２４２ａ〜ｈ）それぞれおよび／または前記第２操作デバイス（２５２ａ〜ｈ）それぞれに対して、
    前記電子部品（１９５）の存在を検出し、かつ／またはピックアップされた前記電子部品（１９５）と前記電子部品（１９５）をピックアップする関連する前記スリーブ（４４７）との間の相対的な位置を検出する部品センサ（４４９）をさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）。
14. 電子部品（１９５）を自動的に部品担持体（１９０）に配置するための配置機械（１００）であって、前記配置機械（１００）は、
    フレームベース構造（１０２）と、
    静止した構成要素および可動の構成要素を備える位置決めシステム（１０３、１０４、１０５、１０６）であって、前記静止した構成要素は、前記フレームベース構造（１０２）に取り付けられる、位置決めシステム（１０３、１０４、１０５、１０６）と、
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）であって、前記配置ヘッド（１３０）の前記シャーシ（１３２）は、前記位置決めシステム（１０３、１０４、１０５、１０６）の前記可動の構成要素に取り付けられる、配置ヘッド（１３０）と、
    を備える、配置機械（１００）。
15. 前記配置機械（１００）は、
    部品供給システム（１１０、５１０）であって、
    第１部品供給デバイス（１１２）であって、電子部品（１９５）が前記第１部品供給デバイス（１１２）により第１収集位置（５５３）に供給される、第１部品供給デバイス（１１２）と、
    第２部品供給デバイス（１１２）であって、電子部品（１９５）が前記第２部品供給デバイス（１１２）により第２収集位置（５５３）に供給される、第２部品供給デバイス（１１２）と、
    を有する部品供給システム（１１０、５１０）
    をさらに備え、
    ２つの前記第１及び第２収集位置（５５３）は、前記配置ヘッド（１３０）が、第１電子部品（１９５）を前記第１収集位置（５５３）から、また第２電子部品（１９５）を前記第２収集位置（５５３）から同時に収集可能であるように互いに離間される、請求項１４に記載の配置機械（１００）。
16. 請求項１４または１５に記載の配置機械（１００）により、かつ／または請求項１から１３のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）により、電子部品（１９５）を自動的に部品担持体（１９０）に配置するための方法であって、
    前記配置ヘッド（１３０）の前記第１ロータ組立体（２４０）の第１スリーブ（４４７）に取り付けられた第１部品保持デバイス（４４８）を用いて、第１電子部品（１９５）を、第１収集位置（５５３）からピックアップするステップと、
    前記配置ヘッド（１３０）の前記第２ロータ組立体（２５０）の第２スリーブ（４４７）に取り付けられた第２部品保持デバイス（４４８）を用いて、第２電子部品（１９５）を、第２収集位置（５５３）からピックアップするステップと、
    ２つのピックアップされた前記第１及び第２電子部品（１９５）を、組み立てられる部品担持体（１９０）が位置する配置領域へと移送するステップと、
    移送された前記第１電子部品（１９５）を、前記部品担持体（１９０）上の第１取付け位置に配置するステップと、
    移送された前記第２電子部品（１９５）を、前記部品担持体（１９０）上の第２取付け位置に配置するステップと、
    を含む、方法。
17. 前記第１電子部品（１９５）および前記第２電子部品（１９５）は、同時にピックアップされ、
    かつ／または、
    移送された前記第１電子部品（１９５）および移送された前記第２電子部品（１９５）は、同時に配置される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記方法は、
    前記第１ロータ組立体（２４０）のさらなる第１スリーブ（４４７）に取り付けられたさらなる第１部品保持デバイス（４４８）を用いて、さらなる第１電子部品（１９５）を、さらなる第１収集位置（５５３）からピックアップするステップと、
    前記第２ロータ組立体（２５０）のさらなる第２スリーブ（４４７）に取り付けられたさらなる第２部品保持デバイス（４４８）を用いて、さらなる第２電子部品（１９５）を、さらなる第２収集位置（５５３）からピックアップするステップと、
    ２つのピックアップされた前記さらなる第１及び第２電子部品（１９５）を、２つのピックアップされた前記第１及び第２電子部品（１９５）と共に、前記配置領域へと移送するステップと、
    移送された前記さらなる第１電子部品（１９５）を、前記部品担持体（１９０）上のさらなる第１取付け位置に配置するステップと、
    移送された前記さらなる第２電子部品（１９５）を、前記部品担持体（１９０）上のさらなる第２取付け位置に配置するステップと、
    をさらに含み、
    前記さらなる第１電子部品（１９５）および／または前記さらなる第２電子部品（１９５）は、前記第１電子部品（１９５）および前記第２電子部品（１９５）がピックアップされたのと同時にピックアップされ、
    かつ／または、
    移送された前記さらなる第１電子部品（１９５）を配置する前記ステップ、および／または移送された前記さらなる第２電子部品（１９５）の前記配置するステップは、移送された前記第１電子部品（１９５）および移送された前記第２電子部品（１９５）を配置する前記ステップと同時に行われる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記スリーブ、および／または前記スリーブに取り付けられた部品保持デバイスは、少なくとも１つの前記操作デバイスの前記回転駆動装置の回転軸に対して偏心した少なくとも１つの操作デバイスにより形成され、前記方法は、
    （ｉ）前記部品保持デバイスの先端と、（ｉｉ）前記第１ロータ組立体（２４０）または前記第２ロータ組立体（２５０）の別の操作デバイスに割り当てられた別の部品保持デバイスの先端と、の間の間隔が変化するように、少なくとも１つの前記操作デバイスの前記回転駆動装置を作動させるステップをさらに含む、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 請求項１４または１５に記載の配置機械（１００）により、かつ／または請求項１から１３のいずれか一項に記載の配置ヘッド（１３０）により、電子部品（１９５）を自動的に部品担持体（１９０）に配置するための方法であって、
    第１部品保持デバイス（４４８）を用いて、かつ第２部品保持デバイス（４４８）を用いて、電子部品（１９５）を収集位置（５５３）からピックアップするステップと、
    前記ピックアップされた電子部品（１９５）を、組み立てられる部品担持体（１９０）が位置する配置領域へと移送するステップと、
    移送された前記電子部品（１９５）を、前記部品担持体（１９０）上の取付け位置に配置するステップと、
    を含む方法。
21. 両方の部品保持デバイス（４４８）は、それぞれ前記第１ロータ組立体（２４０）のスリーブ（４４７）に割り当てられる、または、
    両方の部品保持デバイス（４４８）は、それぞれ前記第２ロータ組立体（２５０）のスリーブ（４４７）に割り当てられる、請求項１９に記載の方法。
22. ２つの前記部品保持デバイス（４４８）の一方が、前記第１ロータ組立体（２４０）のスリーブ（４４７）に割り当てられ、かつ、
    ２つの前記部品保持デバイス（４４８）の他方が、前記第２ロータ組立体（２５０）のスリーブ（４４７）に割り当てられる、請求項１９に記載の方法。

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