用來安裝電子元件的方法和設備的製作方法
2023-04-30 03:09:41 1
專利名稱：用來安裝電子元件的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種安裝電子元件的方法、和一種實現該方法的元件安裝設備。更具體地說，本發明涉及一種安裝電子元件的方法，其中像例如集成電路、二極體、電容器、或電阻器之類的電子元件被自動安裝。本發明也涉及一種實現該方法的元件安裝設備。
背景技術：
元件安裝設備在用來把元件安裝到一塊印刷電路板(PCB)上的元件安裝和組裝設備中是最重要的。它們從元件供給設備接收各種種類的電子元件，把它們輸送到PCB的安裝位置，及把它們安裝到PCB上。
一般地說，元件安裝設備包括用來把PCB引導到一個預定位置的一個床身及X和Y軸移動機構；一個元件供給單元，用來支撐要安裝在PCB上的各種種類的電子元件；及一個頭部單元，用來吸附或移開元件。頭部單元被豎直地移動，以便把由元件供給單元支撐的電子元件安裝到PCB上。
最近，多個吸嘴主軸被設置到元件安裝裝置上。吸嘴主軸按行布置在一個頭部組件中以便串聯或並聯地吸附多個電子元件，平行地把所吸附的多個電子元件移動到一個輸送機，及把移動到輸送機的電子元件串聯或並聯地安裝到PCB上，由此提高安裝元件的效率。
然而，在這些元件安裝裝置中，按行設置在元件安裝裝置上的吸嘴主軸的尺寸隨其數量而增大，由此頭部組件的整個尺寸增大。因此，應該限制在頭部組件中設置的吸嘴主軸的數量。
如在日本未審查專利申請公報No.2003-273582中公開的那樣，為了解決這個問題，三個旋轉器型頭部組件11按行布置在提供給元件安裝設備的一個頭部單元10處，如圖1和圖2中所示。提供在每個頭部組件11中的每個吸嘴主軸40沿離開一個花鍵軸35的中心的同一圓周彼此分開地布置(見圖2)，並且一個吸嘴42聯接到每個吸嘴主軸40的下側。這些頭部組件11被固定到一個頭部機架12上。
在每個頭部組件11中提供的吸嘴主軸40由一個吸嘴選擇機構70選擇成降下，並且由一個吸嘴升降機構80降下。而且，每個吸嘴主軸40由一個吸嘴轉動機構60轉動。就是說，聯接到花鍵軸35上的吸嘴主軸40被轉動，這是因為花鍵軸35由吸嘴轉動機構60轉動。
參照圖2將詳細地描述在具有這樣一種結構的元件安裝設備中提供的頭部組件11。一個頭部組件11設有沿繞花鍵軸35的同一圓周安裝的多個吸嘴主軸40。
吸嘴保持器50聯接到花鍵軸35上，並且吸嘴主軸40沿繞吸嘴保持器50的花鍵軸35的同一圓周布置，並且能豎直地移動。
吸嘴主軸40被設置成允許它們升高或降下。花鍵軸35通過驅動包括一個用來轉動吸嘴的電機的吸嘴轉動機構60而被轉動，由此聯接到花鍵軸35上的吸嘴主軸40和保持器50被轉動。
一個吸嘴選擇機構70和一個吸嘴升降機構80設置在頭部組件11中，以分別地把吸嘴主軸40選擇成降下。吸嘴選擇機構70包括一個壓縮空氣供給單元71和一個吸嘴選擇閥72，並且把壓縮空氣注入到一個與選擇成降下的吸嘴主軸40相對應的加壓空氣供給單元32中。在這種情況下，加壓空氣供給單元32聯接到頭部組件11上，並且是布置在吸嘴保持器50的上側處的一個氣缸體30內的一個空間，及連接到每個吸嘴主軸40上。
因此，當正壓空氣被注入到在選擇成降下的吸嘴主軸40的上側處布置的加壓空氣供給單元中時，一個形成在加壓供給單元內的活塞52和一個聯接到活塞下側的活塞杆53降下。因此，活塞杆53的下端部53a、聯接到活塞杆53的下端部53a上的吸嘴主軸的上端部40a、及一個帶槽螺母85的操作的一個上表面85a在同一高度，使活塞杆53、吸嘴主軸40、及帶槽螺母85成為一件。帶槽螺母85聯接到具有一個凸輪隨動件84、一個偏心凸輪82、及一個驅動電機81的吸嘴升降機構80上，並且豎直地平移，由此連接到帶槽螺母85上的吸嘴主軸40降下。
真空吸附機構90被提供成吸附電子元件。真空吸附機構90藉助於提供在吸嘴保持器40的外側上的吸附閥92，向吸嘴主軸40分別提供來自外部的負壓空氣和來自一個負壓空氣供給單元91的負壓空氣，從而吸嘴主軸40分別吸附電子元件。旋轉器類型的頭部單元具有較小尺寸，但能安裝多個電子元件。
具有這樣一種結構的用來安裝元件的一種傳統頭部組件11設有吸嘴升降機構80，以降下吸嘴主軸40。吸嘴升降機構80包括一個偏心凸輪82、一個凸輪隨動件84、及一個帶槽螺母85。因而，其升降機構複雜，其重量重，及它佔用較多空間。因此，吸嘴升降機構應付各種工作環境和使頭部組件模塊化比較困難。
而且，在傳統元件安裝設備中，當在組裝期間輸送機沒有被準確地放置時或者當PCB被定位時PCB沒有平行於輸送機被放置時，出現位置差別。然而，在日本未審查專利申請公報No.2003-371456中公開的元件安裝設備中，當花鍵軸35轉動時吸嘴主軸40轉動，從而有可能補償對於電子元件或PCB的特定安裝位置的差別。
然而，當把電子元件安裝在PCB上時，當轉動吸嘴主軸40以便補償差別時，安裝到吸嘴主軸40下側上的電子元件也被轉動，因此電子元件轉動到與PCB的特定安裝位置成一定角度，並因此不能放置在正確位置中。
這樣一個問題也出現在其中兩個或多個頭部單元提供給元件安裝設備的情況下。就是說，在其中一個頭部單元的Y軸位置是與一個頭部單元的Y軸位置相對應的PCB的位置相同以便補償差別的情況下，其它頭部單元的Y軸位置與同其它頭部單元的Y軸位置相對應的PCB的位置不同。因此，不可能把電子元件安裝到PCB上，這是因為在「提供到元件安裝設備」上的兩個或多個頭部單元中的吸嘴同時降下。
發明內容
本發明的各種實施例提供一種安裝電子元件的方法和一種採用該方法的元件安裝設備。在該方法中，多個吸嘴主軸具有一種旋轉器形狀，並且能夠以高速吸附或安裝多個電子元件。
在一個實施例中，本發明也提供一種安裝電子元件的方法，其中提供在一個頭部組件中的多個吸嘴主軸同時降下，並且吸附元件。頭部組件也能夠依據到達元件供給單元的電子元件的位置狀態和由輸送機單元輸送的PCB的位置狀態，把電子元件吸附或安裝在準確位置中。本發明也提供一種採用該方法的元件安裝設備。
在一個實施例中，本發明還提供一種具有減小總重量和以高速操作的元件安裝設備。用來降下吸嘴主軸的一個吸嘴升降機構具有一種簡單的結構，並且使用較小數量的零件，及設有具有適於模塊化的結構的頭部組件。
根據本發明的一個實施例，提供有一種安裝電子元件的方法，該方法包括轉動至少一個轉動殼體，並由此依據到達一個元件供給單元的電子元件的位置校正每個吸嘴主軸的位置；通過降下至少一個吸嘴主軸從元件供給單元吸附電子元件；轉動至少一個轉動殼體並且至少使其中吸附電子元件的吸嘴主軸獨立地轉動，並依據PCB的傾斜角度校正吸附到每個吸嘴主軸中的電子元件的位置；把吸附的電子元件移動到PCB；及把吸附的電子元件安裝到PCB上。
在一個頭部組件中繞轉動殼體彼此相對布置的吸嘴主軸之間的間隙可以是在相鄰元件供給單元的中心之間的間隙的一倍或多倍。吸附電子元件的操作可以包括同時降下在一個頭部組件中的多個吸嘴主軸的操作。
根據本發明的另一個實施例，提供有一種元件安裝設備，該元件安裝設備用來吸附到達一個元件供給單元的電子元件；把它們移動到一個水平移動機構；及把它們安裝在PCB上。在一個實施例中，元件安裝設備包括布置成彼此相平行的多個頭部組件。
一個頭部組件可以包括一個轉動殼體、多個吸嘴主軸、一個殼體轉動機構、及一個吸嘴轉動機構。
轉動殼體可以安裝到在水平移動機構中安裝的一個本體上。轉動殼體可旋轉地安裝到本體上，轉動殼體可以包括穿過其的多個主軸殼體孔，所述孔繞中心軸線以離其一個徑向距離準確地隔開。吸嘴主軸可以布置在豎直孔中，多個主軸的每一個主軸包括一個用來拾取電子元件的吸嘴。殼體轉動機構可以使轉動殼體轉動。吸嘴轉動機構可以使吸嘴主軸同時轉動。
通過參照附圖詳細描述本發明的典型實施例，本發明的以上和其它特徵和優點將變得更明白，在附圖中圖1是示意圖，表明包括一種傳統元件安裝設備的頭部單元；圖2是剖視圖，表明提供給在圖1中表示的元件安裝設備的一種頭部組件；圖3是俯視圖，表明採用根據本發明一個實施例的一種安裝電子元件的方法的一種元件安裝設備；圖4是方塊圖，表明根據本發明一個實施例的一種安裝電子元件的方法的操作；圖5是俯視圖，表明提供給圖4中表示的每個頭部組件的吸嘴主軸的一種布置狀態；圖6是俯視圖，表明圖5的吸嘴主軸處於對於不同尺寸的電子元件的吸附狀態下；圖7是方塊圖，表明在圖4的操作S10的一個實施例中包括的操作；圖8A和8B是俯視圖，表明在圖7中表示的操作下的吸嘴主軸的操作；圖9是方塊圖，表明在圖4的操作S30的一個實施例中包括的操作；圖10A至10C是俯視圖，表明在圖9中表示的操作下的吸嘴主軸的操作；圖11是立體圖，表明提供給根據本發明一個實施例的元件安裝設備的頭部組件；圖12是立體圖，表明在圖11中表示的一個殼體轉動機構；圖13是立體圖，表明在圖11中表示的吸嘴轉動機構的一個實施例；圖14是立體圖，表明在圖11中表示的吸嘴轉動機構的一個實施例；及圖15是立體圖，表明在圖11中表示的一個吸嘴升降機構。
具體實施例方式
圖3是俯視圖，表明採用根據本發明一個實施例的一種安裝電子元件的方法的一種元件安裝設備。元件安裝設備是一種用來吸附設置在一個元件供給單元上的電子元件、把它們移動到一個水平移動機構、及把它們安裝到在一個PCB上的裝置。
如圖3中所示，元件安裝設備100包括多個頭部組件201、一個元件供給單元102、一個輸送機單元106、及一個水平移動機構103。一個床身101可以包括用來供給電子元件的元件供給單元102、和用來在X軸方向上輸送PCB B的輸送機單元106。
水平移動機構103聯接到床身101上。水平移動機構103完成在水平方向上把多個頭部組件201從元件供給單元102的元件吸附位置移動到PCB B的功能。
水平移動機構103一般包括一個用來在X軸方向上水平地移動多個頭部組件201的X軸方向移動機構104、和一個用來在Y軸方向上水平地移動頭部組件201的Y軸移動機構105。
頭部組件201聯接到X軸移動機構104上，以沿X軸移動機構104水平地移動。在一個實施例中，X軸移動機構104的兩個端部為了水平移動被安裝到與X軸移動機構104相垂直的Y軸移動機構105上。
因此，當X軸移動機構104沿Y軸移動機構105移動時，安裝到X軸移動機構104上的頭部組件201在Y軸方向上水平移動。頭部組件201也沿X軸移動機構104在X軸方向上水平移動。
多個吸嘴主軸240繞圓周布置在每個頭部組件201中。多個頭部組件201分別聯接到一個頭部機架108上，並且提供在頭部組件201中的多個吸嘴主軸240從元件供給單元102吸附電子元件，並且把它們安裝到布置在輸送機單元106上的PCB B上。
在一個實施例中，一個第一攝影單元191可以布置在元件供給單元102與輸送機單元106之間。第一攝影單元191攝影從元件供給單元102吸附到吸嘴主軸240上的電子元件，檢查電子元件的狀態，及向頭部組件201發信號以依據PCB B的傾斜角度β1校正電子元件的位置。在圖3中表示的實施例中，第一攝影單元191設置到床身101上，但第一攝影單元191的位置不限於床身101。
一個第二攝影單元(未表示)可以設置到頭部組件201上。在一個實施例中，第二攝影單元106攝影由一個輸送機單元輸送的PCB的一個準標、和布置在元件供給單元102處的電子元件的拾取點，並且實現獲得關於電子元件或PCB B的位置信息的功能。第二攝影單元可以實現第一攝影單元191的功能。一個用來把所吸附電子元件的圖像施加到第二攝影單元上的反射鏡單元可以設置到頭部組件201上。
頭部組件201設有一個用於一個殼體轉動機構的轉動殼體230，以使它轉動。多個主軸殼體孔沿繞中心部分O的同一圓周形成在轉動殼體230中。吸嘴主軸240被插入在主軸殼體孔中。吸嘴主軸240能上升、降下、及繞其自己的軸線旋轉。吸嘴主軸240可以與殼體230的轉動互鎖並因此與其一起轉動，或者可以獨立地轉動。
在一個實施例中，一種根據本發明在具有這樣一種結構的元件安裝設備中採用的安裝電子元件的方法，如圖4中所示，包括操作S10，在吸附電子元件之前校正吸嘴主軸的位置；操作S20，吸附電子元件；操作S30，依據PCB的位置校正所吸附的電子元件的位置；操作S40，把頭部組件移動到PCB；及操作S50，把電子元件安裝到PCB上。
在吸附電子元件之前校正吸嘴主軸240的位置的操作S10包括，依據到達元件供給單元102的電子元件的傾斜角度α1，通過轉動至少一個轉動殼體230，校正與轉動殼體230相關地轉動的每個吸嘴主軸240的位置。
在一個實施例中，如圖5中所示，優選的是，在一個頭部組件201中繞轉動殼體的中心部分O彼此相對布置的吸嘴主軸240之間的間隙K1，成為在相鄰特定吸附位置之間的距離的一倍或多倍。換句話說，繞轉動殼體的中心部分O彼此相對布置並且同時降下且吸附元件的吸嘴主軸240，應該至少分離開在元件供給單元102的中心之間的間隙P的距離。
就是說，當在繞轉動殼體的中心O彼此相對布置的兩個吸嘴主軸之間的間隙K1與在同兩個吸嘴主軸相對應的元件供給單元102的中心之間的間隙P相同，或者是P的兩倍或三倍時，兩個吸嘴主軸240能同時吸附多個電子元件C，因而減小用來吸附電子元件的時間。
而且，在兩個吸嘴主軸240同時吸附元件C之後，轉動殼體230轉過一個固定角度θ，因為轉動殼體230能轉動並且每個吸嘴主軸240位於離中心部分O的相同半徑上。其次，兩個吸嘴主軸240能重複吸附元件C的過程，因為它們位於元件供給單元102上，因而減小用來吸附元件的時間。
在設置到一個轉動殼體230上並且彼此相鄰定位的吸嘴主軸240之間的間隙可以相同，由此轉動殼體230的轉動角度可以變得恆定。例如，如圖5中所示，如果八個吸嘴主軸布置在一個頭部組件中，則它們一轉動45°就能吸附電子元件。
而且，在操作S10中，因為至少一個頭部組件201沿X軸被移動，所以在設置到彼此相鄰且排成一行的頭部組件201上的吸嘴主軸240之間的間隙K2，可以是在相鄰元件供給單元的中心之間的間隙P的一倍或多倍。因此，多個頭部組件201能更迅速地吸附元件，因為它們能同時吸附元件。
在一個實施例中，X軸移動機構能夠布置成傾斜一點，因為使元件安裝設備的X軸移動機構104的兩個端部(見圖3)彼此獨立地由Y軸移動機構105(見圖3)驅動。安裝到X軸移動機構上的頭部組件201依據元件供給單元的傾斜角度被傾斜。因而，頭部組件201同時吸附與不同頭部組件201的吸嘴主軸240相對應的電子元件。
另一方面，如圖6中所示，轉動殼體230通過在每個頭部組件201中以不同速度轉動，可以在設置到一個分離頭部分組件201上的吸嘴主軸中同時吸附不同尺寸的電子元件C1、C2。就是說，提供在不同頭部組件201中的吸嘴主軸240能同時吸附不同尺寸的電子元件C1、C2，因為在第一頭部組件201a中，轉動殼體230轉過45°(θ)，由此在八個吸嘴主軸處吸附電子元件，然而，在第二頭部組件201b中，轉動殼體230轉過90°(2θ)，由此在彼此不相鄰的四個吸嘴主軸240處吸附電子元件。
在一個實施例中，如圖7中所示，校正吸嘴主軸的位置的操作S10包括通過攝影到達元件供給單元就是說一個特定吸附位置的多個電子元件C確認電子元件C的傾斜角度α1的操作S11、和依據電子元件C的傾斜角度α1轉動至少一個轉動殼體的操作S12。
校正吸嘴主軸的位置的操作S10，例如如圖8A和8B中所示，包括在頭部組件201上向元件供給單元102和設置到頭部組件201上的攝影電子元件的拾取點Pm的第二攝影單元(未表示)移動。因此，有可能感測到在與攝影圖像相鄰的電子元件的拾取點Pm之間的角度α1。吸嘴主軸240通過使轉動殼體230轉過一個固定角度α2被轉動，由此每個吸嘴主軸240位於與吸嘴主軸240相對應的拾取點Pm處。
就是說，如圖8A中所示，到達元件供給單元102並且等待吸附的電子元件C應該平行於X軸布置。然而，在元件供給單元102中可能出現安裝誤差。結果，在攝影到達元件供給單元的多個電子元件的操作S11期間，當攝影電子元件和分析圖像時，元件供給單元102可能相對於X軸傾斜一個固定角度α1。因此，待吸附的電子元件C也可能傾斜一個固定角度α1。
因此，根據本發明的一種安裝電子元件的方法包括使至少一個轉動殼體轉動以便吸附具有這樣一個傾斜角度α1的電子元件C的操作S12。就是說，如圖8B中所示，繞轉動殼體的中心部分O彼此相對布置的吸嘴主軸240的角度α2也應該依據電子元件的傾斜角度α1被改變。在本發明的一個實施例中，計劃吸附的吸嘴主軸240的每一個，依據電子元件的傾斜角度α1通過使轉動殼體230繞其中心部分O轉動並因此也使吸嘴主軸240轉動而被布置。此後，設置到多個頭部組件201上的吸嘴主軸240能降下，並且能同時吸附電子元件。
另一方面，如圖9中所示，依據PCB B的傾斜角度β1的校正吸附到吸嘴主軸240上的電子元件C的位置的操作S30包括操作S31，感測PCB的規定安裝位置的傾斜角度；操作S32，感測吸附到吸嘴主軸240上的電子元件的位置；及操作S33，依據規定的安裝位置通過使吸嘴主軸240獨立地與至少一個轉動殼體230的轉動同時轉動而校正電子元件C的位置。
在一個實施例中，如圖10A至10C中所示，感測規定安裝位置的傾斜角度的操作S31包括用聯接到一個頭部組件201上的第二攝影單元攝影PCB B的一個準標F。而且，感測吸附到吸嘴主軸上的電子元件的位置的操作S32包括由聯接到床身上的第一攝影單元191(見圖3)攝影吸附到吸嘴主軸上的電子元件的下側。
明確地說，如圖10A中所示，輸送機單元106一般布置成與X軸相平行，並因而PCB B被輸送成與X軸相平行。然而，由於當PCB安裝在輸送機單元106上時的安裝誤差或者由於當它到達在輸送機單元106中的PCB B處時的到達誤差，PCB B可能相對於X軸傾斜一個固定角度β1。
因此，吸附電子元件C的頭部組件201移動到PCB B，並且經歷攝影PCB的準標F和感測PCB B的傾斜角度β1的操作S31。在這種情況下，為了解釋方便，認為電子元件C設有連接到PCB上的引線CL，並且引線CL被布置成與X軸相平行。
此後，在依據水平移動機構103的移動，頭部組件201移離第一攝影單元191(見圖3)，並且第一攝影單元攝影吸附到吸嘴主軸240上的電子元件C的下側之後，進行感測電子元件的位置的操作S32。
因而，在把PCB B的傾斜角度β1與所吸附電子元件的位置相比較之後，進行依據PCB B的位置校正電子元件C的位置的操作S33，並且使吸嘴主軸240與至少一個轉動殼體230的轉動同時獨立地轉動。
在一個實施例中，如圖10B中所示，可以依據PCB B的傾斜角度β1通過繞中心部分O使轉動殼體230轉動而把吸嘴主軸240轉過一個固定角度β2來校正電子元件C的位置。然而，吸附到吸嘴主軸240上的電子元件的引線CL通過吸嘴主軸240轉動而轉過一個固定角度β2。結果，引線CL沒有定位成與X軸相平行。
因此，如圖10C中所示，吸嘴主軸240本身被轉動，以校正電子元件C的轉動角度。因而，電子元件的引線CL被轉動成與X軸相平行。所以，可以依據PCB B的傾斜角度β1準確地校正吸附所要求的電子元件C的位置。
而且，可以同時把電子元件C安裝在兩個或多個PCB B上。就是說，如圖10A至10C中所示，可以通過布置(在第一PCB Ba的正確安裝位置中)在第一頭部組件201a中吸附安裝所要求的電子元件C的第一吸嘴主軸240a、和通過轉動第一吸嘴主軸240a和用來安裝電子元件的第二頭部組件201b的第二吸嘴主軸240b，將電子元件C布置在第二PCB Bb的一個安裝位置處。
在一個實施例中，轉動殼體230的轉動由布置在殼體轉動單元的一個端部處的一個殼體主動齒輪的轉動引起。殼體主動齒輪的轉動可以取決於殼體轉動單元和一個殼體從動齒輪的驅動，該殼體從動齒輪被安裝到轉動殼體230上，並且連接到殼體主動齒輪上且與其轉動互鎖。
吸嘴主軸240的轉動響應吸嘴轉動單元由吸嘴主動齒輪的轉動引起，吸嘴主動齒輪連接到吸嘴轉動單元上。吸嘴主動齒輪布置在轉動殼體的中心部分中，並且多個吸嘴從動齒輪繞吸嘴主軸240的圓周聯接且與吸嘴主動齒輪相嚙合。
否則，依據吸嘴轉動單元的驅動，吸嘴主軸240的轉動可以依賴於連接到吸嘴轉動單元上的吸嘴主動齒輪、聯接到吸嘴主軸的圓周上的吸嘴從動齒輪、及一個空心圓筒形齒圈的轉動，該齒圈為對於轉動殼體的相對轉動而被安裝。在一個實施例中，齒圈具有一個外圓周表面，其中形成一個外側齒輪以連接到吸嘴主動齒輪上；和一個內圓周表面，其中形成一個內側齒輪以連接到每個吸嘴從動齒輪上。
在本發明的另一個實施例中，如圖11中所示，多個頭部組件201設置到採用一種安裝電子元件的方法的元件安裝設備100上。如圖11中所示，一個頭部組件201包括本體210、轉動殼體230、吸嘴主軸240。本體210依據X軸移動機構104和Y軸移動機構105的移動水平地移動，並且大體聯接到X軸移動機構104上。轉動殼體230以允許它轉動的方式聯接到本體210上，如圖3中所示。
主軸殼體孔232繞圍繞轉動殼體230的中心部分的同一圓周以預定間隙形成，並且吸嘴主軸240裝在每個主軸殼體孔232內。優選的是，一個主軸返程彈簧245形成在吸嘴主軸240外或內。只有當把一個比主軸返程彈簧245的彈性力大的力沿吸嘴主軸240下側的方向上施加到吸嘴主軸240上時，吸嘴主軸240才降下。當除去比主軸返程彈簧245的彈性力大的力時，降下的吸嘴主軸240返回到備用位置。
吸嘴主軸240的內部具有空心圓筒的形狀。空氣通道形成在其空心圓筒處，並且用來吸附電子元件C的吸嘴242聯接到其下部上。吸嘴隨著負壓供給到內部同時降下，拾取元件供給單元102的電子元件C(見圖3)，及然後上升和水平地移動。此後，通過供給到內部的正壓，吸嘴再次降下並且把電子元件安裝到PCB B上(見圖3)。
吸嘴主軸240的空氣通道連接到一個負壓空氣供給單元和一個正壓空氣供給單元上。負壓空氣供給單元把負壓空氣供給到吸嘴主軸240的空氣通道中，從而吸嘴242吸附電子元件C。正壓空氣供給單元把正壓空氣供給到吸嘴主軸240的空氣通道中，以便把電子元件C安裝到在吸嘴242中的PCB B上。在一個實施例中，一個電磁閥215能分別把正壓空氣和負壓空氣供給到吸嘴主軸240的空氣通道中。閥和在吸嘴242內的空氣通道可以通過一根空氣輸送管217彼此連接。
根據本發明的元件安裝設備100具有一種結構，其中吸嘴主軸240能通過本身轉動，並且吸嘴主軸240能通過轉動殼體230的轉動而轉動。因此，在本發明中，提供一個殼體轉動機構250以便使轉動殼體230轉動，並且提供一個吸嘴轉動機構260以便使吸嘴主軸240本身轉動。
用來使轉動殼體230轉動的殼體轉動機構250包括一個殼體轉動驅動單元252和一個殼體轉動輸送單元253。安裝到本體210上的殼體轉動驅動單元252一般是一臺伺服電機，並且通過驅動所述殼體轉動輸送單元253使轉動殼體230轉動。殼體轉動輸送單元253可以包括例如多個齒輪組件，或裝有一根皮帶或一根鏈。
在一個實施例中，參照圖11和12，殼體轉動輸送單元253是一個包括多個齒輪的齒輪組件，並且殼體轉動輸送單元253可以裝有一個殼體主動齒輪254和一個殼體從動齒輪258。
殼體主動齒輪254形成在殼體轉動驅動單元252的一個端部處，並且與殼體轉動驅動單元252的轉動互鎖。在一個實施例中，殼體主動齒輪254繞一根花鍵軸256的圓周表面聯接，並且花鍵軸256可以通過一個聯接裝置255連接到殼體轉動驅動單元252上。
殼體從動齒輪258聯接到轉動殼體230上，並且與殼體主動齒輪254機械耦合。殼體從動齒輪258轉動。在一個實施例中，殼體從動齒輪258可以繞轉動殼體230的圓周表面布置。
在一個實施例中，至少一個連接齒輪(未表示)可以布置在殼體主動齒輪254與殼體從動齒輪258之間。連接齒輪布置成依據頭部組件201的形狀與一個或多個殼體從動齒輪258相嚙合，並且完成使頭部組件201的尺寸最小和連接在殼體主動齒輪254與殼體從動齒輪258之間的功能。
在一個實施例中，優選的是，連接齒輪或殼體從動齒輪258是一個無齒隙齒輪，並且至少一個軸承布置在轉動殼體230與本體210之間，以支撐轉動殼體230的平穩轉動。
具有這樣一種結構的殼體轉動機構250的作用如下。當殼體轉動驅動單元252驅動時，布置在殼體轉動驅動單元252的一個端部處的殼體主動齒輪254轉動，由此與殼體主動齒輪254相嚙合的殼體從動齒輪258轉動。轉動殼體230轉動，因為殼體從動齒輪258聯接到轉動殼體230的圓周上。
另一方面，如上所述，吸嘴主軸240本身可能需要轉動，以便依據PCB的傾斜角度β1把電子元件安裝在一個正確位置。為此，本發明包括一個吸嘴轉動機構260。
明確地說，如圖13中所示，吸嘴轉動機構260包括吸嘴轉動單元262、吸嘴主動齒輪264、及吸嘴從動齒輪268。聯接到本體上的吸嘴轉動單元262一般是一個伺服電機，並且連接到吸嘴主動齒輪264上。在一個實施例中，吸嘴主動齒輪264形成在吸嘴轉動單元262的一個端部處，並且與吸嘴轉動單元262的轉動互鎖。吸嘴主動齒輪264聯接到花鍵軸266的圓周表面上，並且花鍵軸266可以通過一個聯接裝置265連接到吸嘴轉動單元262上。
吸嘴從動齒輪268繞每個吸嘴主軸240的圓周表面聯接。因此，吸嘴主軸240通過吸嘴從動齒輪268的轉動而轉動。
吸嘴主動齒輪264可以直接與每個吸嘴從動齒輪268相嚙合。在一個實施例中，吸嘴主動齒輪264位於轉動殼體230的中心部分處，並且與繞多個吸嘴主軸240的圓周表面形成的多個吸嘴從動齒輪268相嚙合，吸嘴主軸240繞與轉動殼體230的圓周相同的圓周布置。因而，當一個吸嘴主動齒輪264轉動時，與吸嘴主動齒輪264相嚙合的吸嘴從動齒輪268可以轉動。吸嘴從動齒輪268可以是一種無齒隙齒輪。
在另一個實施例中，如圖14中所示，吸嘴主動齒輪264可以通過一個齒圈269連接到吸嘴從動齒輪268上。就是說，吸嘴主動齒輪264和吸嘴從動齒輪268分別連接到與轉動殼體230聯接的齒圈269上以能夠實現相對轉動。齒圈269具有空心圓筒形狀，並且繞轉動殼體230的圓周表面形成。一個繞齒圈269的圓周表面形成的外側齒輪單元269a連接到吸嘴主動齒輪264上，並且一個繞齒圈269的內圓周表面形成的內側齒輪單元269b連接到每個吸嘴從動齒輪268上。因此，齒圈269依據吸嘴主動齒輪264的轉動而轉動，並且與齒圈269相嚙合的每個吸嘴從動齒輪268轉動，並因而聯接到吸嘴從動齒輪268上的吸嘴主軸240轉動。
而且，至少一個連接齒輪267可以另外提供，並且齒圈269和吸嘴主動齒輪264可以連接。適當數量的連接齒輪267可以依據頭部組件的結構而布置，因而減小整個頭部組件201的尺寸並且把吸嘴主動齒輪264的轉矩傳遞到齒圈269。在一個實施例中，優選的是，吸嘴從動齒輪268、齒圈269、及連接齒輪267形成為沒有齒隙。避免在齒輪間的齒隙的一個例子是連接齒輪267是一個實際上包括兩個無齒隙齒輪的吸嘴，無齒隙齒輪的一個與主動齒輪264相嚙合，並且另一個與齒圈的外側齒輪單元269a相嚙合，並且每個吸嘴從動齒輪268是一種無齒隙齒輪。
在這樣一種結構中，布置在吸嘴轉動單元262的一個端部中的吸嘴主動齒輪264依據吸嘴轉動單元262的驅動而轉動。因而，具有與吸嘴主動齒輪264直接相嚙合或與連接齒輪267相嚙合的外側齒輪單元269a的齒圈269轉動，從而與齒圈269的內側齒輪單元269b相嚙合的吸嘴從動齒輪268轉動。吸嘴從動齒輪268固定到吸嘴主軸240的圓周表面上，由此吸嘴主軸240轉動。
在本發明中，通過簡化其中吸嘴主軸240被轉動並且吸嘴主軸240本身被轉動的一種結構，可以把頭部組件201模塊化。就是說，通過依據電子元件C的尺寸使用可拆除的頭部組件201，可以吸附和安裝電子元件C。在一個實施例中，優選的是，每個頭部組件201可拆除地安裝到水平移動機構103上。一個頭部機架可以設置到水平移動機構103上。
另一方面，如圖11和15中所示，根據本發明的元件安裝設備包括一個吸嘴升降機構270。如上所述，在本發明中，優選的是，在一個頭部組件201中在繞轉動殼體230彼此相對布置的吸嘴主軸240之間的間隙是在相鄰元件C供給單元102的中心之間的間隙的一倍或多倍。
就是說，如圖5中所示，在一個頭部組件201中，優選的是，在繞轉動殼體的中心部分O彼此相對布置的吸嘴主軸240之間的間隙K1是在相鄰元件供給單元102的中心之間的間隙P的一倍或多倍，因為設置到一個頭部組件201上並且繞轉動殼體的中心部分O彼此相對布置的吸嘴主軸240可以同時降下，並且從相鄰元件供給單元102吸附電子元件。
因此，優選的是，本發明的吸嘴升降機構270允許繞轉動殼體230的中心部分彼此相對布置的吸嘴主軸240降下。吸嘴升降機構270可以包括一個吸嘴升降機構驅動單元272和一個離合器單元273。
吸嘴升降機構驅動單元272安裝到本體210上，以與在一個頭部組件201中繞轉動殼體230的中心部分彼此相對布置的吸嘴主軸240相對應。離合器單元273連接到吸嘴升降機構驅動單元272上，並且依據吸嘴升降單元272的驅動，通過壓下在一個頭部組件201中繞轉動殼體230彼此相對布置的每個吸嘴主軸240，可以同時降下吸嘴主軸240。
吸嘴升降機構270可以採用各種方法，如通過使用液壓壓力降下吸嘴主軸的方法、通過使用機械機構降下吸嘴主軸的方法等。參照圖15，在一個實施例中，離合器單元可以包括一個降下壓緊單元276、一根定時帶274、及一個滾珠絲槓275。吸嘴升降機構驅動單元272通過定時帶274和滾珠絲槓275連接到降下壓緊單元276上。因此，當吸嘴升降機構驅動單元272驅動時，降下壓緊單元276通過定時帶274接收旋轉運動，旋轉運動由滾珠絲槓275轉換成豎直移動，並因而使降下壓緊單元276降下。吸嘴主軸240布置在一個降下壓緊單元276的下側處，從而吸嘴主軸240被降下，這是因為降下壓緊單元276壓下吸嘴主軸240。
主軸返程彈簧245形成在吸嘴主軸240外側或內側，從而當除去降下壓緊單元276的壓下力時，主軸返程彈簧245可以使降下的吸嘴主軸240返回到備用位置。
如圖6中所示，優選的是，在設置到相鄰頭部組件201上並且繞轉動殼體230的中心部分O彼此相對布置的兩個吸嘴主軸240之間的間隙K1與在與吸嘴主軸240相對應的元件供給單元102的中心之間的間隙P相同，或者是P的兩倍或三倍等，因為設置到一個不同頭部組件201上的兩個吸嘴主軸240可以同時吸附多個元件C。
轉動殼體230可以以這樣一種方式操作殼體轉動驅動單元252，從而它在每個頭部組件201中以不同速度轉動。設置到一個不同頭部組件201上的吸嘴主軸240可以同時吸附不同尺寸的電子元件C。
根據本發明具有這樣一種結構的一種元件安裝設備100使得設置到多個頭部組件201上的每個吸嘴主軸240可以同時吸附和安裝電子元件C，因而減少安裝時間。
而且，可以通過使轉動殼體230轉動，使每個吸嘴主軸240本身轉動並且使每個吸嘴主軸240轉動，從而多個吸嘴主軸240可以同時降下，並且依據到達元件供給單元102的電子元件C的傾斜角度α1和由輸送機單元106輸送的PCB的傾斜角度β1吸附元件及簡單和準確地安裝電子元件C。
而且，可以減小頭部組件201的總重量，增大操作速度，並因而把頭部組件201模塊化，因為用來使轉動殼體230轉動的結構簡單並且使用較小數量的元件。
儘管參照其典型實施例已經具體地表示和描述了本發明，但本領域的技術人員將理解，其中不脫離由如下權利要求書限定的本發明的精神和範圍，可以進行形式和細節上的各種變更。
權利要求
1.一種使用元件安裝設備安裝元件的方法，該元件安裝設備包括至少一個頭部組件，該頭部組件包括多個吸嘴主軸，該方法包括校正吸嘴主軸的位置；降低多個吸嘴主軸的至少一個；用已降低的吸嘴主軸拾取元件；確定安裝位置傾斜角度；基於所確定的安裝位置傾斜角度校正所拾取的元件的位置；在印刷電路板上方移動所拾取的元件；及把拾取的元件安裝到在印刷電路板上的一個規定安裝位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中通過使一個轉動殼體轉動校正吸嘴主軸的位置；並且通過使轉動殼體轉動並且也獨立地使吸嘴主軸轉動，校正所拾取的元件的位置。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，在頭部組件中繞轉動殼體彼此相對布置的吸嘴主軸分開一個間隙，該間隙至少是相鄰吸附位置之間的一個距離。
4.根據權利要求1所述的方法，其中元件安裝設備裝有至少兩個頭部組件；校正吸嘴主軸的位置的步驟包括移動至少一個頭部組件，從而在第一頭部組件上的吸嘴主軸與在第二頭部組件上的相鄰吸嘴主軸分開一個間隙，該間隙至少是相鄰元件供給單元的中心之間的一個距離；並且拾取至少一個元件的步驟包括同時降低設置到至少兩個頭部組件上的多個吸嘴主軸。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，元件安裝設備裝有至少兩個頭部組件，並且拾取至少一個元件的步驟包括以第一速度轉動第一頭部組件的第一轉動殼體，其中第一轉動殼體包含拾取第一多個元件的第一多個吸嘴主軸；和同時以第二速度轉動第二頭部組件的第二轉動殼體，其中第二轉動殼體包含拾取第二多個元件的第二多個吸嘴主軸，其中第二多個元件具有與第一多個元件不同的尺寸。
6.根據權利要求2所述的方法，其中使轉動殼體轉動包括把殼體從動齒輪聯接到轉動殼體上，其中殼體從動齒輪與聯接到殼體轉動驅動單元的一個端部上的殼體主動齒輪機械耦合；和驅動殼體主動齒輪，由此使殼體從動齒輪和轉動殼體轉動。
7.根據權利要求2所述的方法，其中使吸嘴主軸轉動包括使用吸嘴轉動單元使聯接到吸嘴轉動單元上的吸嘴主動齒輪轉動；和繞吸嘴主軸的圓周布置多個吸嘴從動齒輪並且把吸嘴從動齒輪聯接到吸嘴主軸上，其中吸嘴從動齒輪與吸嘴主動齒輪機械耦合。
8.根據權利要求2所述的方法，其中使吸嘴主軸轉動包括把一個齒圈聯接到轉動殼體上，該齒圈具有一個外圓周表面和一個內圓周表面，在該外圓周表面中形成用來與吸嘴主動齒輪機械耦合的外側齒輪，在該內圓周表面中形成用來與吸嘴從動齒輪機械耦合的內側齒輪；繞吸嘴主軸的圓周布置吸嘴從動齒輪，其中吸嘴從動齒輪聯接到吸嘴主軸上；及使連接到吸嘴轉動單元上的吸嘴主動齒輪轉動，由此使齒圈、吸嘴從動齒輪、及吸嘴主軸轉動。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，基於元件供給單元的傾斜角度校正吸嘴主軸的位置，還包括通過攝影到達規定拾取位置的多個元件而感測元件的傾斜角度；和與此響應，使至少一個轉動殼體轉動。
10.根據權利要求1所述的方法，其中確定安裝位置傾斜角度包括通過攝影布置在印刷電路板上的準標並感測由吸嘴主軸拾取的元件的位置而感測元件規定安裝位置的傾斜角度；並且通過依據規定安裝位置的傾斜角度使至少一個轉動殼體轉動並且使拾取待安裝的元件的吸嘴主軸轉動，基於所確定的安裝位置傾斜角度校正已拾取元件的位置。
11.一種用來安裝電子元件的設備，該設備包括供給電子元件的元件供給單元；輸送印刷電路板的輸送機單元；從元件供給單元拾取電子元件並且把它們安裝到印刷電路板上的多個頭部組件；及移動多個頭部單元的水平移動機構，其中每個頭部組件包括本體，安裝到水平移動機構上；轉動殼體，可旋轉地聯接到本體上，其中轉動殼體限定穿過其中的多個主軸殼體孔，所述孔繞一中心軸以離其一個徑向距離基本均勻地間隔開；多個吸嘴主軸，布置在主軸孔中，多個主軸的每一個包括一個用來拾取電子元件的吸嘴；殼體轉動機構，用來使轉動殼體轉動；及吸嘴轉動機構，用來分別使吸嘴主軸轉動。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，殼體轉動機構包括殼體轉動驅動單元；和殼體轉動輸送單元，其中殼體轉動輸送單元連接到殼體轉動驅動單元上，並且響應殼體轉動驅動單元使轉動殼體轉動。
13.根據權利要求11所述的設備，其中，吸嘴轉動機構包括吸嘴轉動單元，安裝到本體上；吸嘴主動齒輪，聯接到吸嘴轉動單元上並且布置在轉動殼體的中心部分中；及多個吸嘴從動齒輪，其中多個吸嘴從動齒輪與吸嘴主動齒輪機械耦合，並且繞吸嘴主軸的圓周聯接。
14.根據權利要求11所述的設備，其中，吸嘴轉動機構包括吸嘴轉動單元，安裝到本體上；吸嘴主動齒輪，聯接到吸嘴轉動單元上；吸嘴從動齒輪，繞吸嘴主軸的圓周聯接；及齒圈，聯接到轉動殼體上，其中齒圈具有一個外圓周表面和一個內圓周表面，在該外圓周表面中形成用來與吸嘴主動齒輪機械耦合的外側齒輪，在該內圓周表面中形成用來與吸嘴從動齒輪機械耦合的內側齒輪。
15.根據權利要求11所述的設備，其中，至少一個頭部組件還包括用來同時降低吸嘴主軸的吸嘴升降機構，這些吸嘴主軸圍繞頭部組件的轉動殼體的一中心部分彼此相對地布置。
16.根據權利要求15所述的設備，其中，吸嘴升降機構包括吸嘴升降驅動單元，它安裝到本體上，其中吸嘴升降驅動單元與繞多個頭部組件的其中一個的轉動殼體的中心部分彼此相對布置的吸嘴主軸相對應；和離合器單元，它同時降低繞多個頭部組件的其中一個的轉動殼體的中心部分彼此相對布置的吸嘴主軸，其中當離合器單元由吸嘴升降驅動單元驅動時，離合器單元通過壓下吸嘴主軸而降低吸嘴主軸。
17.根據權利要求11所述的設備，其中，與第一頭部組件相對應的第一轉動殼體以與同第二頭部組件相對應的第二轉動殼體不同的速度被轉動，由此在第二頭部組件拾取第二尺寸的元件的同時，允許第一頭部組件拾取第一尺寸的元件。
18.根據權利要求11所述的元件安裝設備，其中，在一個頭部組件中繞轉動殼體彼此相對布置的吸嘴主軸之間的間隙是在相鄰元件供給單元的中心之間的間隙的一倍或多倍。
19.一種用來轉動吸嘴的設備，該設備包括吸嘴轉動單元；吸嘴主動齒輪，它與吸嘴轉動單元機械耦合，其中吸嘴主動齒輪與吸嘴轉動單元一起轉動；吸嘴主軸，它聯接到吸嘴上；及吸嘴從動齒輪，它繞吸嘴主軸的圓周表面聯接，其中吸嘴主動齒輪與吸嘴從動齒輪機械耦合，由此使吸嘴從動齒輪和吸嘴主軸轉動。
20.根據權利要求19所述的設備，還包括齒圈，具有一個外圓周表面和一個內圓周表面，在該外圓周表面中形成用來與吸嘴主動齒輪機械耦合的外側齒輪，在該內圓周表面中形成用來與吸嘴從動齒輪機械耦合的內側齒輪。
21.根據權利要求19所述的設備，還包括用來感測由吸嘴已經拾取的電子元件的位置的裝置；和用來確定用來校正已拾取的電子元件的位置的轉動角度的裝置。
全文摘要
提供了一種用來安裝電子元件的方法和設備。該方法包括使至少一個轉動殼體轉動，並由此依據電子元件的規定吸附位置校正多個吸嘴主軸的位置；通過降下至少一個吸嘴主軸吸附電子元件；使至少一個轉動殼體轉動並且使電子元件吸附到其上的吸嘴主軸轉動，由此依據用來把電子元件安裝到電路板上的規定位置的傾斜角度校正吸附到吸嘴主軸上的電子元件的位置；在印刷電路板上方移動所吸附的電子元件；及把所吸附的電子元件安裝到印刷電路板的規定安裝位置。
文檔編號H05K3/30GK1784141SQ200510087458
公開日2006年6月7日 申請日期2005年7月22日 優先權日2004年11月30日
發明者黃永洙 申請人:三星Techwin株式會社