TWI775471B

TWI775471B - 校正裝置、校正方法及其應用之作業機

Info

Publication number: TWI775471B
Application number: TW110120253A
Authority: TW
Inventors: 陳麒宏
Original assignee: 鴻勁精密股份有限公司
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-08-21
Also published as: TW202248107A

Abstract

一種校正裝置，以供校正複數個作業器之位置，校正裝置包含承具、第一位置校正器及第二位置校正器，承具為固定式配置，並於上方構成檢知區域，第一位置校正器沿呈第一方向之第一檢知軸線裝配於承具之第一檢知位置，第二位置校正器沿呈第二方向之第二檢知軸線裝配於承具之第二檢知位置；複數個作業器於承具之檢知區域沿第一方向位移，第一位置校正器於第一檢知位置以非接觸式檢知複數個作業器於第一方向上的位置，複數個作業器於承具之檢知區域沿第二方向位移，第二位置校正器檢知複數個作業器於第二方向上之位置，藉以取得複數個作業器之位置偏差值，利於補償校正複數個作業器之實際作業位置，進而提高作業精準性。

Description

校正裝置、校正方法及其應用之作業機

本發明有關一種以非接觸式檢知複數個作業器於複數個方向上之位置，利於補償校正複數個作業器之實際作業位置，而提高作業精準性之校正裝置及校正方法。

在現今，作業機以作業機構(如移料機構或打印機構等)之作業器(如移料器或打印器等)於不同承置器(如料盤、載台、測試器或預溫盤等)對電子元件執行預設作業(如取放料作業或打印作業等)。舉一為移料機構之作業機構為例，移料機構具有複數個移料器，並位移至預設作業位置而執行複數個電子元件之取放料作業，由於電子元件日趨精密微小，因此，對於複數個移料器同步將複數個電子元件移入載台之複數個容置槽的作業位置精準度要求相當高；然移料機構於更換一批次複數個移料器、複數個移料器取放精度有異或移料器撞機等因素下，移料器之作業位置易發生異常；例如移料器因傾斜組裝，而導致複數個移料器之間距發生異常；例如移料器因裝配高度不足，導致取放料高度作業位置異常；前述異常狀態均使移料器無法精準取放電子元件，業者必須對移料機構之複數個移料器的作業位置精準度作一檢知校正。

本發明之目的一，提供一種校正裝置，以供校正複數個作業器之位置，校正裝置包含承具、第一位置校正器及第二位置校正器，承具為固定式配置，並於上方構成檢知區域，第一位置校正器沿呈第一方向之第一檢知軸線裝配於承具之第一檢知位置，第二位置校正器沿呈第二方向之第二檢知軸線裝配於承具之第二檢知位置；複數個作業器於承具之檢知區域沿第一方向位移，第一位置校正器於第一檢知位置以非接觸式檢知複數個作業器於第一方向上的位置，複數個作業器於承具之檢知區域沿第二方向位移，第二位置校正器檢知複數個作業器於第二方向上之位置，藉以取得複數個作業器之位置偏差值，利於補償校正複數個作業器之實際作業位置，進而提高作業精準性。

本發明之目的二，提供一種校正裝置，更包含至少一高度校正器，高度校正器檢知位於承具之檢知區域的複數個作業器於第三方向上的位置(高度作業位置)，以取得高度位置偏差值，利於補償校正複數個作業器之實際作業高度位置，進而提高作業精準性。

本發明之目的三，提供一種校正裝置，更包含第一調整器及第二調整器，第一調整器及第二調整器裝配於承具，並各別承裝第一位置校正器及第二位置校正器，第一調整器及第二調整器依作業需求而分別調整第一位置校正器及第二位置校正器之裝配位置，進而提高校正作業精準性。

本發明之目的四，提供一種校正方法，以供校正複數個作業器之位置，包含第一移載作業器程序、第二移載作業器程序、第一檢知程序、第二檢知程序及比對程序；第一移載作業器程序以移載複數個作業器於承具上方之檢知區域沿第一方向位移；第一檢知程序以第一位置校正器於承具之第一檢知位置以非接觸式檢知複數個作業器於第一方向上之位置；第二移載作業器程序以移載複數個作業器於承具上方之檢知區域沿第二方向位移；第二檢知程序以第二位置校正器於第二檢知位置檢知複數個作業器於第二方向上之位置；比對程序以處理器接收第一檢知程序及第二檢知程序傳輸之複數個作業器位置資料，以分析複數個作業器於第一方向及第二方向上之位置，而取得複數個作業器之位置偏差值，並補償校正複數個作業器之實際作業位置，進而提高作業精準性。

本發明之目的五，提供一種校正方法，更包含至少一前置程序，前置程序係預設一位於檢知區域之作業器的中心位置作為校正初始位置，以供其他作業器以校正初始位置為基準作至少一方向位移。

本發明之目的六，提供一種校正方法，更包含第三移載作業器程序及第三檢知程序，第三移載作業器程序以移載複數個作業器於承具之檢知區域沿第三方向位移預設高度值；第三檢知程序以高度校正器作非接觸式檢知複數個作業器於第三方向上之位置；比對程序以處理器接收第三檢知程序傳輸之複數個作業器位置資料，藉以取得複數個作業器之高度位置偏差值，並補償校正作業器之實際高度作業位置，進而提高作業精準性。

本發明之目的七，提供一種作業機，包含機台、至少一作業裝置、本發明校正裝置及中央控制裝置，至少一作業裝置配置於機台，並設有至少一承置器及至少一作業機構，至少一承置器供承置複數個電子元件，作業機構設有複數個作業器，以供對複數個電子元件執行預設作業；本發明校正裝置配置於機台，以供校正複數個作業器之位置；中央控制裝置以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

10:機台

20:作業裝置

21:供料器

22:收料器

23:第一移料機構

231:移動臂

232:變距單元

2331:第一移料器

2332:第二移料器

2333:第三移料器

2334:第四移料器

2341:第一升降器

2342:第二升降器

2343:第三升降器

2344:第四升降器

24:測試器

25:第一載台

26:壓接器

27:第二載台

28:第二移料機構

29:測試室

30:校正裝置

31:承具

311:通孔

32:第一位置校正器

L1:第一檢知軸線

33:第二位置校正器

L2:第二檢知軸線

341:第一調整器

342:第二調整器

35:高度校正器

36:第三調整器

圖1：本發明作業機之配置圖。

圖2：本發明移料機構之示意圖。

圖3：本發明校正裝置之俯視圖。

圖4：本發明校正裝置之側視圖。

圖5：本發明校正方法之流程圖。

圖6：移料器位於檢知區域之校正初始位置的示意圖。

圖7：校正移料器於第一方向上的位置之示意圖。

圖8：校正移料器於第二方向上的位置之示意圖。

圖9：校正移料器於第三方向上的位置之示意圖。

為使貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如後：

請參閱圖1~4，本發明作業機包含機台10、至少一作業裝置20、至少一本發明校正裝置30及中央控制裝置(圖未示出)。至少一作業裝置20配置於機台10，並設有至少一承置器及至少一作業機構，至少一承置器以供承置複數個電子元件，至少一作業機構設有複數個作業器，以供對複數個電子元件執行預設作業；本發明校正裝置30配置於機台10，以供校正作業機構之複數個作業器於複數個方向的位置；中央控制裝置以供控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業。依作業需求，作業裝置20之承置器可為供料器、收料器、載台、測試器或預溫盤等，以供盛裝複數個電子元件；作業裝置20之作業機構可為移料機構、壓接機構或打印機構等，作業器可為移料器、壓接器或打印器等，不受限於本實施例。

為清楚說明本案，本案所稱之第一方向或第二方向可為X方向或Y方向，本案實施例所述之第一方向為X方向，第二方向為Y方向，第三方向為Z方向；檢知軸線之方向相同於作業器之移動方向。

於本實施例，作業裝置20包含供料器21、收料器22、一為第一移料機構23之作業機構、測試器24、第一載台25、壓接器26、第二載台27及另一為第二移料機構28之作業機構、溫控機構(圖未示出)及測試室29。供料器21供盛裝複數個待測之電子元件；收料器22供盛裝複數個已測之電子元件；第一移料機構23與第二移料機構28之設計相同，茲舉第一移料機構23為例，第一移料機構23設有移動臂231、變距單元232及複數個為移料器之作業器，移動臂231帶動變距單元232及複數個移料器作X-Y方向位移及較大行程之Z方向位移，複數個移料器包含第一移料器2331、第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334，並以固定配置之第二移料器2332作為變距基準，第一移料器2331、第三移料器2333及第四移料器2334連接變距單元232，依作業需求，變距單元232驅動第一移料器2331、第三移料器2333及第四移料器2334以第二移料器2332為基準作X方向位移預設間距值而改變間距；又第一移料器2331、第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334分別連接第一升降器2341、第二升降器2342、第三升降器2343及第四升降器2344，以供作Z方向位移至預設高度作業位置而取放電子元件；因此，第一移料機構23以移動臂231帶動第一移料器2331、第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334於供料器21取出複數個待測之電子元件。

測試器24包含電性連接之電路板及具探針之測試座，以供測試電子元件，第一載台25以供載送待測之電子元件作至少一方向位移，舉例第一載台25可載送待測電子元件至測試器24之側方，舉例第一載台25可載送待測電子元件至測試器24之下方；於本實施例，第一載台25以供第一移料機構23之第一移料器2331、第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334移入複數個待測電子元件，並將複數個待測電子元件移載至測試器24之側方；壓接器26於第一載台25取出複數個待測之電子元件，以移載且下壓複數個待測電子元件於測試器24執行測試作業，測試室29罩置於測試器24之外部，於冷測作業時，以流體輸送管(圖未示出)輸送乾燥空氣至測試室29，溫控機構(圖未示出)於壓接器26設有溫控件，以供溫控電子元件，使電子元件於模擬日後使用環境溫度下執行測試作業；於完測後，壓接器26將複數個已測電子元件由測試器24移載至第二載台27；第二載台27載出複數個已測之電子元件，第二移料機構28於第二載台27取出複數個已測之電子元件，並依據測試結果，將複數個已測之電子元件輸送至收料器22而分類收置；中央控制裝置(圖未示出)用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，進而提升作業效能。

然，作業裝置20依作業需求，可僅配置第一移料機構23，以第一移料機構23於供料器21及收料器22移載待測電子元件及已測電子元件，亦無不可。作業裝置20依作業需求，可僅配置第一載台25，以第一載台25載送待測電子元件及已測電子元件，亦無不可。作業裝置20依作業需求，壓接器26可作單一方向或複數個方向位移，舉例壓接器26可搭配移料機構作動，移料機構將待測電子元件移入測試器24，壓接器26作單一方向位移僅執行下壓動作，亦無不可。作業裝置20依作業需求，於熱測作業時，測試室29內可配置鼓風機，以供吹送熱風，使測試室29之內部升溫，亦無不可。作業裝置20依作業需求，而配置預溫盤，以供預溫待測之電子元件。

校正裝置30以供校正作業機構之複數個作業器於複數個方向上的位置；校正裝置30包含承具31、第一位置校正器32及第二位置校正器33。

承具31為固定式配置，並於上方構成檢知區域；更進一步，承具31可為座體、板體或機台板；於本實施例，承具31為板體，其頂面為平面，並於上方構成一檢知區域；另於承具31開設至少一通孔311，通孔311由承具31之底面貫通至頂面，且相通至檢知區域。

第一位置校正器32沿呈第一方向之第一檢知軸線L1裝配於承具31之第一檢知位置，作業器於承具31之檢知區域沿第一方向位移，第一位置校正器32於第一檢知位置以非接觸式檢知該作業器於第一方向上的位置；更進一步，第一位置校正器32可為反射型感測器或磁性型感測器。於本實施例，第一位置校正器32為反射型感測器，並沿一呈X方向之第一檢知軸線L1裝配於承具31第一側之第一檢知位置，第一位置校正器32可於第一檢知位置沿第一檢知軸線L1投射光束及接收反射之光束，藉由第一位置校正器32接收反射光束之距離而感測作業器於第一方向上之位置。

第二位置校正器33沿呈第二方向之第二檢知軸線L2裝配於承具31之第二檢知位置，作業器於承具31之檢知區域沿第二方向位移，第二位置校正器33於第二檢知位置以非接觸式檢知該作業器於第二方向上的位置；更進一步，第二位置校正器33可為反射型感測器或磁性型感測器。於本實施例，第二位置校正器33為反射型感測器，並沿一呈Y方向之第二檢知軸線L2裝配於承具31第二側之第二檢知位置，第二側相鄰第一側，第二位置校正器33可於第二檢知位置沿第二檢知軸線L2投射光束及接收反射之光束，藉由第二位置校正器33接收反射光束之距離而感測作業器於第二方向上之位置。

校正裝置30更包含第一調整器341及第二調整器342，第一調整器341及第二調整器342裝配於承具31，並各別承裝第一位置校正器32及第二位置校正器33，第一調整器341及第二調整器342依作業需求而分別調整第一位置校正器32及第二位置校正器33之裝配位置(如裝配高度位置)，以提高校正作業準確性。於本實施例，第一調整器341裝配於承具31之第一側，以供架置第一位置校正器32，並可調整第一位置校正器32之裝配位置及高度；第二調整器342裝配於承具31之第二側，以供架置第二位置校正器33，並可調整第二位置校正器33之裝配位置及高度。

校正裝置30更包含至少一高度校正器35，高度校正器35檢知位於承具31之檢知區域的作業器於第三方向上的位置；高度校正器35可作接觸式或非接觸式檢知作業器於第三方向上的位置，舉例高度校正器35為反射型感測器，並裝配於承具31之通孔311下方，而作非接觸式檢知作業器於第三方向上的位置；舉例高度校正器35為導電型感測器，並裝配於承具31之頂面，而作接觸式檢知作業器於第三方向上的位置；於本實施例，高度校正器35為反射型感測器，並配置承具31之通孔311下方，高度校正器35可經通孔311由下向上朝檢知區域投射光束，並接收反射之光束。

校正裝置30更包含至少一第三調整器36，以供裝配高度校正器35，並調整高度校正器35之裝配高度。

承上述，承具31可於頂面設有凹槽，並於凹槽之第一側面及第二側面分別開設第一容置孔及第二容置孔，以供分別裝配第一位置校正器32及第二位置校正器33，亦無不可；更進一步，於凹槽之底面開設通孔，以供高度校正器35檢知作業器於第三方向上之位置(作業高度位置)。

請參閱圖2、4~9，本發明之校正方法包含第一移載作業器程序、第一檢知程序、第二移載作業器程序、第二檢知程序及比對程序。第一移載作業器程序以移載複數個作業器於承具31上方之檢知區域沿第一方向位移；第一檢知程序以第一位置校正器32於承具31之第一檢知位置以非接觸式檢知複數個作業器於第一方向上之位置；第二移載作業器程序以移載複數個作業器於承具31上方之檢知區域沿第二方向位移；第二檢知程序以第二位置校正器33於第二檢知位置檢知複數個作業器於第二方向上之位置；比對程序以處理器接收第一檢知程序及第二檢知程序傳輸之複數個作業器位置資料，以分析複數個作業器於第一方向及第二方向上之位置，而取得複數個作業器之位置偏差值，並補償校正複數個作業器之實際作業位置，進而提高作業精準性。

本發明校正方法更包含第三移載作業器程序及第三檢知程序，第三移載作業器程序位於比對程序之前，並以移載複數個作業器於承具31上方之檢知區域沿第三方向位移預設高度值；第三檢知程序以高度校正器35檢知複數個作業器於第三方向上之位置，比對程序以處理器接收第三檢知程序傳輸之複數個作業器位置資料，藉以取得複數個作業器之高度位置偏差值，並補償校正作業器之實際高度作業位置。然依作業需求及位置校正器(如磁性型感測器)之型式，第一移載作業器程序更包含第一微動手段，第一微動手段以作業器再沿第一方向作微動位移，以供第一檢知程序檢知作業器微動後之位置，以及供比對程序分析微動後之位置資料，亦可取得作業器於第一方向上之位置偏差值；第二移載作業器程序更包含第二微動手段，第二微動手段以作業器再沿第二方向作微動位移，以供第二檢知程序檢知作業器微動後之位置，以及供比對程序分析微動後之位置資料，亦可取得作業器於第二方向上之位置偏差值；第三移載作業器程序更包含第三微動手段，第三微動手段以作業器再沿第三方向作微動位移，以供第三檢知程序檢知作業器微動後之位置，以及供比對程序分析微動後之位置資料，亦可取得作業器於第三方向上之高度位置偏差值。

校正方法更包含前置程序，前置程序位於第一移載作業器程序之前，並預設一位於檢知區域之作業器的中心位置作為校正初始位置，以供其他作業器以校正初始位置為基準而位移；更進一步，該預設之一作業器可為複數個作業器之其中一個作業器，例如固定式作業器或第一支作業器，校正初始位置可相同或相異承具31之中心位置；舉例預設之一作業器為固定式作業器，由於原點至承具31中心的距離為已知，並已知作業器之直徑，可將預設之固定式作業器由原點移動至承具31之中心，令固定式作業器之中心位置對位承具31之中心位置，即可以固定式作業器之中心位置(即承具31之中心位置)作為校正初始位置，以供其他作業器以校正初始位置為基準而位移預設間距值。

請參閱圖6，於本實施例，檢知第一移料器2331、第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334之實際作業位置，校正裝置30之初始狀態，一位於呈X方向第一檢知位置之第一位置校正器32沿第一檢知軸線L1投射光束，另一位於呈Y方向第二檢知位置之第二位置校正器33沿第二檢知軸線L2投射光束；前置程序以固定式之第二移料器2332作為預設基準之作業器，將第二移料器2332由原點移動至承具31之中心位置，且位於檢知區域，令第二移料器2332之中心對位承具31之中心位置，第二移料器2332將第一位置校正器32投射之光束遮斷，並反射光束至第一位置校正器32，以及將第二位置校正器33 投射之光束遮斷，並反射光束至第二位置校正器33，第一位置校正器32及第二位置校正器33分別接收反射之光束，並傳輸訊號至處理器(圖未示出)，由於原點至承具31中心的距離為已知，並已知第二移料器2332之直徑，處理器分析判斷以第二移料器2332之中心位置(即承具31之中心位置)作為校正初始位置，而供第一移料器2331、第三移料器2333及第四移料器2334以校正初始位置為基準而位移預設間距值。

請參閱圖6、7，以檢知第一移料器2331於第一方向(X方向)上之位置為例，第一移載作業器程序以移動臂231帶動第一移料器2331於承具31上方之檢知區域沿第一方向(X方向)位移一預設間距值至預設作業位置，第一移料器2331會遮斷第一位置校正器32及第二位置校正器33所投射之光束，將X方向上之光束反射至第一位置校正器32，以及將Y方向上之光束反射至第二位置校正器33；第一檢知程序以第一位置校正器32於承具31之第一檢知位置作非接觸式接收X方向上之反射光束，並傳輸訊號至處理器(圖未示出)；比對程序以處理器分析第一位置校正器32所接收光束之反射距離值，而判別第一移料器2331於第一方向(X方向)上之X座標位置是否正確，若處理器分析第一位置校正器32所接收光束之反射距離值異常，即判別第一移料器2331於第一方向(X方向)上之X座標位置異常，且為傾斜配置，由於第一移料器2331之直徑尺寸為已知，處理器可由反射距離值加以運算而取得第一移料器2331之X方向偏差值，以利補償校正第一移料器2331之實際作業位置；因此，以上述方法，可依序取得第三移料器2333及第四移料器2334於第一方向(X方向)上之位置(X座標值)。

請參閱圖6、8，以檢知第一移料器2331於第二方向(Y方向)上之位置為例，第二移載作業器程序以移動臂231帶動第一移料器2331於承具31上方之檢知區域沿第二方向(Y方向)位移一預設值(例如第一移料器2331之半徑尺寸)，由於第二位置校正器33沿Y方向之第二檢知軸線L2投射光束，第一移料器2331會將Y方向之光束反射至第二位置校正器33；第二檢知程序以第二位置校正器33於承具31之第二檢知位置作非接觸式接收Y方向上之反射光束，並傳輸訊號至處理器(圖未示出)；比對程序以處理器分析第二位置校正器33所接收光束之反射距離值，由於第一移料器2331作Y方向位移，第二位置校正器33所接收光束之反射距離值也會改變，處理器加以分析第一移料器2331於第二方向(Y方向)上之Y座標位置是否正確，若處理器分析第二位置校正器33所接收光束之反射距離值異常，即判別第一移料器2331於第二方向(Y方向)上之Y座標位置異常，且為傾斜配置，由於第一移料器2331之直徑尺寸為已知，處理器可依據反射距離值加以運算而取得第一移料器2331之Y方向偏差值，以利補償校正第一移料器2331之實際作業位置；以上述方法，可依序取得第三移料器2333及第四移料器2334於第二方向(Y方向)上之位置(Y座標值)。

因此，於取得第一移料器2331、第三移料器2333及第四移料器2334之X-Y方向位置偏差值，並以第二移料器2332為基準，而分別調整補償第一移料器2331、第三移料器2333及第四移料器2334之實際作業位置。

請參閱圖9，校正移料器於第三方向(Z方向)上的位置，以校正第一移料器2331之實際高度作業位置為例，第三移載作業器程序以移動臂231帶動第一移料器2331位移至承具31之檢知區域且位於通孔311之上方，並以第一升降器2341帶動第一移料器2331沿第三方向(Z方向)向下位移一預設高度值；由於高度校正器35為反射型感測器，並位於承具31之通孔311下方，且朝通孔311投射光束；第三檢知程序之高度校正器35對第一移料器2331作非接觸式投射光束，並接收第一移料器2331所反射之光束，且傳輸一訊號至處理器；比對程序以處理器分析高度校正器35所接收光束之反射距離值，加以分析第一移料器2331於第三方向(Z方向)上之高度位置是否正確，並取得第一移料器2331於第三方向上之高度位置偏差值，以補償校正第一移料器2331之實際高度作業位置；因此，以上述方法，可依序取得第二移料器2332、第三移料器2333及第四移料器2334於第三方向(Z方向)上之高度位置偏差值，並補償校正實際高度作業位置，進而提高作業精準性。