部品搭載機械
取り上げ位置において部品を取り上げると共に搭載位置において部品を設置するために配置される部品搭載ヘッドであって、前記取り上げおよび設置を可能にするために、鉛直方向に下方および上方に向けて移動可能な複数のノズルを備え、単一の部品を各ノズルで取り上げることと単一の部品を少なくとも２つの共通なノズルで取り上げることとを少なくとも含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される部品搭載ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピックアンドプレイス（pick and place）の技術が採用されている部品搭載機械と、搭載ヘッドと、部品搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板、またはシステムインパッケージ（ＳｉＰ）構成要素用の基板のような、基板上への部品のピックアンドプレイス搭載用機械は、搭載速度、搭載精度、サイズ、目的などの、様々な、しばしば相反する要求を受ける。「ピックアンドプレイス」という表現は、当業者であれば、搭載ヘッドが部品フィーダ（供給装置）領域に移動され、搭載ヘッドが、１つまたは２つ以上の部品フィーダから、１つまたは２つ以上の部品を取り上げ、その後、搭載ヘッドは搭載領域に移動されて、１つまたは複数の部品を基板上に設置するという、まさに搭載動作のことであることが理解されよう。従来技術の部品搭載機械の１つの主要な例が、添付された図の図１に示されている。この部品搭載機械は、機械フレーム１と、複数の部品フィーダを含み、機械フレーム１の部品フィーダ領域に配置される部品供給装置３と、機械フレーム１に取り付けられている第１梁部、またはＸ梁部７および第２直角梁部、またはＹ梁部９を有するガントリシステム５と、Ｘ梁部７に移動可能に取り付けられている搭載ヘッド１１と、機械フレーム１に取り付けられている基板移送システム１３と、を備える。部品供給装置３は、電子部品を搭載ヘッド１１に供給する。基板移送システム１３は、部品搭載機械のコンベヤラインと作業領域との間で基板を移送する。搭載ヘッド１１は、Ｘ梁部７に沿って移動可能であり、Ｘ梁部は、Ｙ梁部９に沿って移動可能である。それにより、ガントリシステム５は、搭載ヘッド１１を、部品供給装置３と基板との間で移動することを可能にする。更に、搭載ヘッド１１は鉛直方向において移動可能であり、また鉛直軸線回りの周りを回転することも可能である。搭載ヘッド１１は吸引装置も含む。このため、吸引装置を起動することにより、部品供給装置３から電子部品を取り上げ、基板に移送し、基板上の正確な位置で電子部品を解放することが可能になる。取り上げから基板までの移送の間に、ビジョンセンタリング装置（視覚センタリング装置、センタリング視察装置、または画像認識装置）１５を通過させ、取り上げられた部品の正確な位置を得る。
【０００３】
部品供給装置３は、典型的には、大容量であることが所望され、つまり、装置内に多数の様々な部品リールを装填することが可能であるとされている。これは、部品供給装置に対して非常に大きな空間を要求する。更に、ガントリシステム及び搭載ヘッドは共に高速且つ正確であることが望ましい。従って、大規模なシステムは、より重量が重く、そのため、より強力なモータを必要とし、その結果、システムにおける、より大量の熱生成に繋がるため、可能な限り小規模なガントリシステムを有することが所望されている。この熱生成により、熱膨張による作用に何らかの形で対処しなくてはならないので、非常に正確なシステムを得ることが困難になる。
【０００４】
一方では、伝統的なピックアンドプレイス機械では、ガントリシステムは、部品供給装置のすべての部分に届くことが可能なほど十分に大きいことが必要である。他の態様では、搭載ヘッドは、サイズ、形状、および重量において大きく異なる、すべての種類の部品を取り上げることが可能なように、時折、取り上げツールを変更しなくてはならないこともあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、より汎用的且つ効率的なピックアンドプレイス動作を可能にする解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、添付されている特許請求の範囲により画定される部品搭載ヘッドと、部品搭載機械と、方法と、により達成される。
【０００７】
したがって、本発明の１つの態様によれば、部品を取り上げ位置において取り上げると共に部品を搭載位置において設置するために配置される部品搭載ヘッドが提供される。部品搭載ヘッドは、前記取り上げと設置を可能にするために鉛直方向に下方および上方に向けて移動可能な複数のノズルを備える。部品搭載ヘッドは、少なくとも単一の部品を各ノズルで取り上げることと単一の部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることとを少なくとも含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される。単一の部品を取り上げるために、２つ以上のノズルを使用する可能性もあるため、ノズルのサイズは、大きな部品を取り上げる前に交換する必要なく、小さな部品に適合可能である。従って、部品搭載ヘッドは、例えば、ノズルツールチップまたはノズルのような取り上げツールの変更が必要なく、サイズが大きく異なる部品を取り扱える機能を提供し、それにより、部品搭載機械のピックアンドプレイス動作を、より汎用的且つ効率的にする。
【０００８】
本発明の例としての実施の形態が、付随する図面を参照して下記に記述される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の部品搭載機械を示している。
【図２】本発明の実施の形態に係る部品搭載動作の部分を模式的に例示している。
【図３】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態の模式的透視図である。
【図４】図３における搭載ヘッドの一部分の模式的断面図である。
【図５】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図６】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図７】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図８ａ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｂ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｃ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｄ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図９】本発明に係る部品搭載機械の実施の形態の模式的透視図である。
【図１０】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１１】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１２】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１３】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態の模式的透視図である。
【図１４】更なる部品取り上げ状況を模式的に例示している。
【図１５】更なる部品取り上げ状況を模式的に例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の目的は、より汎用的且つ効率的なピックアンドプレイス動作を可能にする解決策を提供することである。本目的は、添付されている特許請求の範囲で画定される部品搭載ヘッドと、部品搭載機械と、方法と、により達成される。
【００１１】
本発明の柔軟且つ汎用的な部品搭載ヘッドは、少なくとも単一の部品を各ノズルで取り上げることおよび単一の部品を少なくとも２つのノズルで取り上げることを含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される。単一の部品を取り上げるために、２つ以上のノズルを使用する可能性もあるため、ノズルのサイズは、大きな部品を取り上げる前に交換する必要なく、小さな部品に適合可能である。従って、部品搭載ヘッドは、例えば、ノズルツールチップまたはノズルのような取り上げツールの変更が必要なく、様々なサイズの部品を取り扱える機能を提供し、それにより、部品搭載機械のピックアンドプレイス動作を、機械の全体の歩留まりを増大することにより、汎用的動作のために、より柔軟且つ効率的にする。
【００１２】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、ノズルチップ衝撃検出器が、表面に対するノズルチップの衝撃を検出するために配置され、ここにおいてノズルチップはノズルの底端部である。
【００１３】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドはノズルホルダを備え、ノズルホルダは鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含み、ノズルチップ衝撃検出器がノズルガイドに取り付けられて、ノズルガイドに対するノズルの移動を検出する。
【００１４】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは更に、各ノズルチップの鉛直方向の位置を検出するために配置されるノズルチップ位置検出器を備え、ここにおいて、ノズルチップはノズルの底端部である。
【００１５】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは更に、少なくとも２つのノズルから構成されている、単一の部品を取り上げるための、少なくとも１つのノズル群のノズルを同期するためのノズル群同期装置を備える。例えば、ノズルの鉛直方向の移動、または部品の表面までの距離に関してノズルが完全には同期されていないこと、または、表面が完全な平面ではないということも起こり得る。そのため、ノズル群同期装置は有利である。
【００１６】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、同期を取る１つの方法は、各ノズルの個々の鉛直移動サーボモータと、サーボモータを制御するサーボコントローラによる方法である。
【００１７】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは、鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、ノズルは、非起動位置と起動位置とのいずれかに保持され、非起動位置の場合は、ノズルは、ノズルガイドの座部に対してバネにより下方に向けて付勢される。そのため、バネによる付勢は、ノズルを下方に向けてノズルガイドに追従させ、部品の表面に衝撃を与えるときは、バネの付勢により、ノズルが引き続き下方に向けて移動する場合は、ノズルをノズルガイドから後退させることが可能であり、それにより、ノズルの損傷の危険性が解消される。
【００１８】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは部品把持ツールを備え、部品把持ツールは複数のノズルチップに取り付けられ、ノズルチップが部品把持ツールに取り付けられているノズルを制御することにより、鉛直方向の移動と把持動作との制御が可能である。この把持ツールは、吸引ノズルで取り上げるには適切ではない不揃いな形状を有する部品を取り上げるために有効である。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、取り上げ位置において部品を取り上げ、搭載位置において部品を設置するために配置される搭載ヘッドのノズルを制御する方法が提供され、この方法は、前記取り上げおよび設置を行うためにノズルを鉛直方向に下方および上方に向けて移動させ、それにより、単一部品を１つのノズルで取り上げることおよび単一部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることを含む、１つまたは２つ以上の複数の取り上げ動作を行う段階を含む。
【００２０】
当該方法の実施の形態によれば、当該方法は、部品の取り上げを行った後に、搭載ヘッドを回転する段階と、ビジョンセンタリング装置を、搭載位置への移動中に通過させる段階と、を含む。これは、幾つかの部品が一直線に沿って取り上げられたときに特に有利である。搭載ヘッドを回転することにより、部品を、並列的にではなく直列的にビジョンセンタリング装置を通過させて移動可能である。
【００２１】
本発明の更なる態様によれば、部品搭載機械であって、部品フィーダ領域と、部品搭載機械の作業領域内の、略固定位置に基板を保持するために配置される基板移送システムと、上記に定義した部品搭載ヘッドと、搭載ヘッドを支え、部品の取り上げおよび設置動作を行うために搭載ヘッドを移動するために配置されるガントリシステムと、を備える部品搭載機械が提供される。
【００２２】
本発明の更なる目的と利点は、例としての実施の形態により下記において検討される。
【００２３】
図３を参照すると、部品搭載ヘッド３００の実施の形態は、搭載ヘッド本体部３０１と、搭載ヘッド本体部３０１に回転可能に取り付けられている真空コントローラ３０３と、真空コントローラ３０３に取り付けられているノズル選択部３０７および鉛直移動可能フレーム要素３１１により回転可能に支えられるノズルガイド３０９を備える回転可能ノズルホルダ３０５と、ノズルホルダ３０５により保持される複数のノズル３１３と、を備える。ノズルガイド３０９はフレーム要素３１１により鉛直方向に移動可能であるが、ノズル選択部３０７は鉛直方向に固定されている。
【００２４】
図４から明白なように、ノズルは、ノズルガイド３０９における孔を通して延伸している。各ノズル３１３の上端部はノズル選択部３０７内に挿入されている。各ノズル３１３には、ノズル選択部３０７の底部表面３１７と、ノズルを囲み、ノズル選択部３０７の底部表面とノズルガイド３０９の上部表面の間に位置しているフランジ３２１により設けられているバネ座部３１９の間で延伸しているバネ３１５が設けられている。ノズル３１３はバネ３１５により、ノズルガイド３０９に向けてバネにより付勢されて、ノズルガイド３０９の座部に対してのバネによる付勢と見なすことが可能である。非起動状態においては、ノズル３１３はノズル選択部３０７により保持されている。起動状態においては、ノズル３１３はノズル選択部３０７から解放される。従って、ノズルガイド３０９を下方に向けて移動するときは、図４における最左端のノズルのような非起動状態のノズルはノズル選択部３０７により保持されているが、起動状態のノズル３１３は、下方に向けてノズルガイド３０９に追従する。このノズルの移動は、実際は、重力のみで引き起こされるが、ノズルがスタック（動けなくなること）しないこと確実にするために、バネの付勢によりノズル３１３を同じ方向に移動させる。更に、部品搭載ヘッド３００は、典型的には、部品３２７の上部表面である表面に対するノズチップの衝撃を検出するために配置される衝撃検出器３２３を備える。この実施の形態においては、衝撃検出器はノズル移動検出器３２３であり、例えば、前記フランジ３２１、またはノズルガイド３０９に搭載される。各ノズル３１３は、その底端部を具現化しているノズルチップまたはツールチップ３２５を有する。ツールチップ３２５は交換可能であり、典型的には、摩耗したときに交換される。部品の取り上げが開始すると、鉛直移動可能なフレーム要素３１１は上方位置にあって、そこにおいて、ノズル３１３がノズル選択部３０７を使用して選択される。部品の取り上げのための鉛直方向の移動の前に、ノズルホルダ３０５は所望の角度に回転される。そして、使用されるノズルはノズル選択部３０７を使用して鉛直方向に解放される。選択されたノズルは、解放されたノズル３１３をノズルガイド３０９上に下方に向けて移動させる個々のノズルバネ３１５により、移動可能なフレーム要素、またはＺ−フレーム３１１の鉛直方向の移動に追動する。Ｚ−フレームが下方に移動すると、移動検出器３２３は、ノズル３１３とノズルガイド３０９の間の相対移動として、いずれかのノズル３１３が停止されたかを感知する。Ｚ−フレーム３１１の下方に向けての移動は、１つまたは２つ以上のノズル３１３が部品（または複数の部品）３２７を上昇させるために使用されることが決定されたかにより、１つまたは２つ以上のノズル３１３が部品３２７と機械的に接触すると停止される。ノズルが停止されると、真空コントローラ３０３に含まれている関係する真空弁が起動し、１つまたは２つ以上の部品が、１つまたは２つ以上のノズル上に吸引される。複数の部品を取り上げることは、同時に、または別のシーケンスで行うことが可能である。１つの部品３２７を取り上げることは、１つまたは２つ以上のノズルを使用して行うことが可能であり、ノズル群同期装置により同期可能である。取り上げが行われると、部品搭載ヘッド３００は、例えばＰＣＢ３２９のような基板の上方の設置領域に水平に移動されて、すべての部品が鉛直方向に上昇される。この移動の間に、図２に示されているビジョンセンタリング装置２０３のようなセンタリング装置が、取り上げられた部品の位置を検出して、各部品の正確な搭載位置を得る。搭載は、取り上げと類似した方法で行われる。上方位置においては、使用されるノズルが選択され、ＰＣＢ３２９上への下方に向けての鉛直移動の前に回転される。部品３２７がＰＣＢ３２９と接触すると、真空コントローラ３０３の真空弁は起動が停止されて、部品３２７はＰＣＢ３２９上に解放される。
【００２５】
この複数ノズル搭載ヘッド３００により、複数のノズル３１３を、取り扱う部品ごとに使用可能である。これにより、小さな部品から大きな部品までの広い範囲の部品を取り扱うために必要な互いに異なるツールチップ３２５の数が減少される。通常は、ツールチップのサイズは、部品のサイズに整合していることが必要である。単一のノズルで大きな部品を取り扱うときは、ツールチップは、十分な真空力と十分に大きな接触領域を得るためのサイズが必要である。真空力は、部品を移動且つ回転可能にするために必要である。支持領域は、大きな力により、部品が傾斜して吸引が解消される危険性なしに安定した鉛直方向の移動を得るために必要である。ツールチップは大きすぎてはいけなく、それは、小さな部品を取り扱うのに大きなツールチップを使用すると、部品が、ツールチップの真空孔に部分的に入り込む危険性があり、これは、機械による部品の正確な設置を阻害する可能性がある。ツールチップの変更は、ピックアンドプレイス機械においては時間がかかり、そのため、ツールチップの変更は、機械の搭載速度を減少させる。ＰＣＢ上にすべての部品を設置することを可能にするために多数の互いに異なるツールチップが必要なときは、ツールチップの変更は、設置のための余分なツールチップのコストを追加することになる。そこで、必要なツール数を減少させて、それにより、必要なツール変更を減少させることは、搭載速度の上昇とコスト削減の両者に対して重要である。
【００２６】
本発明によれば、大きなツールチップを使用する代わりに、小さなツールチップを有する２つまたは３つ以上のノズルを使用可能である。多数の小さなツールチップを使用することにより、真空および支持領域は、より大きなツールチップを有する１つのノズルと同等になる。ノズル群で単一の部品を取り上げることは、ノズル群同期装置で同期可能である。
【００２７】
より短い時間で、より多くの部品を設置するためのピックアンドプレイス部品搭載機械を得るために、複数のノズルを使用可能である。複数のノズルを使用することにより、複数の部品を、部品の取り上げから、ビジョンセンタリング装置の通過、および部品の設置までのすべてのサイクルにおいてピックアンドプレイスを行うことが可能である。１サイクル当たりに複数の部品を取り扱うことにより、各部品に対して消費される時間は削減され、そのため、機械は部品をより高速に搭載することになる。取り上げの間に複数のノズルを使用するときは、部品を最も高速で取り上げる方法は、すべてのノズルで同時に取り上げることであり、以降このことを複数取り上げと呼ぶ。複数取り上げを行うことを可能にするためには、供給装置におけるノズルと部品の間の間隔が実質的に同じであることが必要であり、部品供給装置における搭載ヘッドノズル及び部品に対するラインの向きが、実質的に同じであることが必要である。従来は、複数取り上げのために配置された多数の搭載ヘッドノズルを有し、ラインセンサビジョン装置を使用するときは、ラインセンサは、取り上げられたすべての部品の外形を捕捉するために十分な長さを有する必要があった。これは、部品供給装置における部品のラインの向きが、部品供給装置からＰＣＢへの好適な移動方向に直交しているからである。長いラインセンサを有することは、コストがかかり大きな空間を必要とする。本発明によれば、ノズルの配置間隔を最小限にすることが可能であり、個々のノズルのすべてが別々の回転機構を必要としないため、空間の節約となる。他の利点は、ビジョンセンタリング装置におけるラインセンサの向きに対して直交する方向に向けられているノズルを回転する可能性である。この向きであると、ビジョンセンタリング装置を通過させるときに、すべての部品の外形を捕捉するために必要なラインセンサの長さが最小限になり、または、今日の部品搭載機械において可能な汎用的動作よりも、より汎用的な動作のために最適化され、スペースの節約になり、装置のコスト削減になる。また、この向きを使用するときは、ビジョンセンタリング装置により使用される光レベル（光の高さ）は、すべての部品に対して個々に調整可能であり、従って、より柔軟性があり、より汎用的な部品搭載機械のピックアンドプレイス動作にも貢献する。これは図２に例示されており、図２において、搭載ヘッド２０１は取り上げ位置２０７において幾つかの部品を取り上げて並べ、ビジョンセンタリング装置２０３を通過する前に９０度回転し、ＰＣＢ２０５に向かう途中の回転位置においてビジョンセンタリング装置を通過し、ＰＣＢ２０５において各部品を搭載位置２０９に設置する。これは、取り上げられた部品が、ビジョンセンタリング装置を平行にではなく、直列に通過することを意味している。
【００２８】
回転機構を共有する利点は、より大きなスペースが搭載ヘッドに生じ、コストが削減されることである。これらの自由になった財源は、高い正確性と性能を達成するために使用可能である。例えば、
・回転位置エンコーダの、より高い解像度、
・機械的な遊びを回避するための、予荷重（ｐｒｅ ｌｏａｄ）を有する大きな回転軸受、
・回転を行うより大きなモータとギア。
【００２９】
まとめると、複数ノズル搭載ヘッドは１種類の回転移動のみを有し、すべてのノズルは同じ軸線の周りを回転し、ノズルの個々の回転移動はないということになる。
【００３０】
ノズルの鉛直移動は、下記により実現される。
・個々のアクチュエータ。
・ノズル選択部と組み合わせられた共通移動アクチュエータ。
・個々の移動アクチュエータと共通移動動アクチュエータの組み合わせ。
【００３１】
従来は、狭い間隔で配置される多数のノズルを有する複数ノズル搭載ヘッドは、高速且つ限られた正確性で小さい部品を搭載するのに適していた。上述したように、複数ノズル搭載ヘッドは、高い正確性で大きい部品を設置するためにも使用可能である。
【００３２】
部品の取り上げおよび設置に複数のノズルを利用するときは、使用するノズルの高さのバラツキが小さいことが重要である。ノズルの高さに大きいバラツキがあると、ノズルと部品の間の吸引力は小さくなる。
【００３３】
図５を参照すると、ノズルの高さのバラツキがあり、つまり、ノズル３２５が、ある不正確性のために互いに異なる高さに移動されており、ノズル３２５と部品３２７の間の空気の漏洩の原因となる可能性があり、また、ノズル３２５と部品３２７との間の接触面積も減少させる可能性があるが、これは、ノズル表面と部品表面との間に角度エラーがあるおそれがあるからである。最悪の場合、部品３２７は搭載される前に落下、または部品３２７を取り上げることが不可能になる。これらのマイナスの影響を最小限にするために、ノズルの長さと使用されるツールチップの機械的許容範囲は、機械的なノズルの同期を提供するノズル群同期装置を使用するときは大きくなければならない。サーボ機構により同期されたノズル移動を利用するときは、サーボコントローラは、高い正確性で動作されなければならない。サーボ機構により同期されたノズル移動は、ノズルまたは部品の上部表面の間のいかなる機械的な差にも適合可能であり、これは、ノズルの機械的同期と比較すると利点である。サーボ同期により、個々のノズル長、様々な高さを有する上部表面を有する部品、および様々長さのツールチップの補填が可能であり、また、ツールチップの摩耗の補填も可能である。ツールチップを含むノズルは、ツールチップの変更の間に調整可能であり、いかなる差も、同期されたピックアンドプレイスを行うときに補填可能である。サーボ同期は、例えば、図１３に模式的に例示されているように、個々のノズル１３０３に、鉛直移動用の個々のサーボモータ１３０５を提供し、サーボモータ１３０５を制御するサーボコントローラ１３０７を提供することにより得られる。サーボモータ１３０５は、鉛直方向に固定されているが依然として回転可能なノズルガイド１３０９上方のどこかで搭載ヘッドの適切な位置に配置される。この実施の形態においては、典型例として上述したノズルチップ衝撃検出器が、ノズル動作の停止への到達を検出するために配置される。例えば、サーボモータ１３０５におけるブレーキングトルクの突然の増大が検出可能であり、ノズル移動のまさに停止、または、サーボモータ１３０５を駆動しながらのモータの出力軸の回転の停止が検出可能である。
【００３４】
更に、ノズル移動の制御を増大し、異常な状況を検出するための手段を提供するために、ノズルチップ位置検出器１３１３が、各ノズルチップの鉛直方向の位置を検出するために配置される。ノズルチップ位置検出器は、搭載ヘッドのすべての実施の形態において有益である。例えば、様々な高さの部品表面部分の場合、これらの高さは予めプログラム可能であり、それにより、すべてのノズルがそれぞれの表面部分に到達したこと、および正確な表面部分に到達したとの正確な判断がますます確実になる。更に、位置検出器により、ノズル（または複数のノズル）を部品（または複数の部品）と接触させるために移動させる動作速度を高めることが可能であり、これは、部品から遠い距離にあるときはより速く、そして、部品に接近したときは速度を落とすように移動を多様化可能であるためである。更なる例として、サーボモータとサーボコントローラを使用する実施の形態に対しては、サーボコントローラを、ノズルチップ位置検出器１３１３からの入力により、少なくとも２つのノズルチップを互いに整列するために配置可能である。
【００３５】
ここで図６を参照すると、ノズル同期の他の方法は、複数のノズル用に製作されたツールチップを有することであり、この方法により、複数のノズルは、共通のツールチップを介して同期される。このようにして、例えば、２つのノズル６０１は、２対１ツールチップ（ｔｗｏ−ｔｏ−ｏｎｅ ｔｏｏｌｔｉｐ）６０３、つまり、組み合わされたノズル６０１よりも大きい直径の出力ノズルを有する、ある種のＹ結合器により組み合わされる。従って、部品６０７は、単一であるが、２つの組み合わされたノズル６０１により保持される場合よりも大きいノズル６０５により保持される。
【００３６】
図７を参照すると、不揃いな形状の部品のピックアンドプレイスを行うために、把持ツール７０３が必要な場合もある。複数のノズル７０１を、サーボ制御同期で使用するときは、幾つかのノズルを使用して把持機構を制御することが可能である。例えば、３つの整列されたノズル７０１が把持ツール７０３と共に使用され、把持ツール７０３は、側部から部品７０７を把持する２つの爪状部７０５を有し、２つの外部ノズル７０１を上昇および降下させることにより動作される。
【００３７】
図８ａ〜８ｄに例示されているように、把持ツールを使用して、ノズルの個々に制御された鉛直移動により部品を取り上げるときに行われるシーケンスは下記の通りである。
１．ツールを開く。２つの側部ノズル８０１と８０３が、中間ノズル８０２に対して下方に移動され、この相対的な移動により、把持ツールの爪状部８０５を開く。
２．下方に移動させる。それにより、３つすべてのノズルは、部品８０７を把持可能な高さまで、同期して下方に移動される。
３．ツールを閉じる。側部ノズル８０１と８０３は、部品８０７が爪状部８０５で把持されるまで、中間ノズル８０２に対して上方に移動される。部品８０７を保持するために、側部ノズル８０１と８０３は継続的に上方に向けて力を加えられ、それにより、把持力が部品８０７の側部上に加えられる。この工程の間、中間ノズル８０２は静止状態で保持される。
４．部品と共に上方へ移動する。３つすべてのノズル８０１、８０２、および８０３は同期して上方に移動される。把持力を部品８０７上に保つために、側部ノズル８０１と８０３は依然として中間ノズル８０２に対して上方に向けて力を加えられる。
【００３８】
部品搭載ヘッドの他の実施の形態によれば、図１４と１５に示されているように、部品搭載ヘッドは不均一な上部表面を有する部品を取り上げるために配置される。これは、互いに異なるノズルが、相当に異なる高さで部品に係合することを意味する。上記の実施の形態に対応して、そして、図１４に示されているように、搭載ヘッドは、回転可能なノズルホルダ１４０５と、ノズルホルダ１４０５により保持されている複数のバネ付勢ノズル１４１１を備える。その結果、ノズルホルダ１４０５は、鉛直方向に固定されているノズル選択部１４０７と、鉛直移動可能なノズルガイド１４０９を備える。
【００３９】
第１の例においては、部品１４１５は第１平面状下部表面部分１４１７と、第２上部平面状表面部分１４２１と、下部平面状表面部分１４１７から上部平面状表面部分１４２１に延伸している第３傾斜表面部分１４１９を有する。部品の長さは、第１、第２、および第３ノズル１４２３、１４２５、および１４２７を含み、第１、第２、および第３ノズル１４２３、１４２５、および１４２７は取り上げ位置に位置しているときは、表面部分１４１７、１４１９、および１４２１それぞれの上に配置される。部品１４１５を取り上げるために、第１ノズル１４２３と第３ノズル１４２７はノズル選択部１４０７から解放されて、起動状態になる。
【００４０】
機械が、良好な把持を困難にする傾斜表面のために、第２ノズル１４２５を起動すべきでないことを認識するためには、異なる解決策がある。１つの解決策は、何らかの方法で機械内にプログラムされているパッケージデータの中の、部品の形状に関するデータを使用することである。ユーザーは、パッケージの平面状表面をパッケージデータの一部として示す。
【００４１】
従って、ノズルガイド１４０９を下方に移動するときは、非起動状態である第２ノズル１４２５はノズル選択部１４０７により保持され、起動状態にある第１および第３ノズル１４２３、１４２７は、高さが異なるので時間も異なるが、それぞれの平面状表面部分１４１７、１４２１に係合するまで、下方に向けてノズルガイド１４０９に追従する。そして、第１および第３ノズル１４２３、１４２５は、互いに対しての高さの位置を確実にするために、ノズルガイド１４０９に関して固定される。最終的に、部品１４１５は、ノズルガイド１４０９を上方に移動させることにより上昇される。
【００４２】
第２の例においては、図１５に示されているように、部品１４３０は、第１ノズル１４２３を含む、第１の、より小さい表面部分１４３１と、第２および第３ノズル１４２５、１４２７を含む、第２の、より大きい表面部分１４３２の段差がある表面を有する。部品１４３０が取り上げられるときは、３つのすべてのノズル１４２３、１４２５、および１４２７は解放され、ノズルガイドは、３つのノズルすべてが部品１４３０の上部表面に係合するまで降下される。そして部品は上述したように上昇されて、設置される。
【００４３】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、図９〜１２に示されているように、部品搭載機械９０１は、機械フレーム９０３と、移動ガントリシステム９０５と、機械フレーム９０３に取り付けられている固定細長部品供給装置９０７と、を備える。ガントリシステム９０５は、直線状ガイド９０９ａおよび９０９ｂ上で機械フレーム９０３により支えられ、直線状ガイド９０９ａおよび９０９ｂ上でガントリシステム９０５は、Ｘ方向、つまり、部品供給装置９０７の長さに沿って移動可能である。このように、ガントリシステム９０３は、第１端部、または機械フレーム９０３の基板受入れ端部９１１と、反対側の第２端部、または、機械フレーム９０３の基板受渡し端部９１３の間で移動可能である。この実施の形態においては、ガントリの移動は、ボールネジ９１７、ボールアセンブリ９１９、およびモータ９２１を備えるガントリシステム移動装置９１５により実現される。ガントリの移動は、リニアモータ、ラックおよびピニオン、ベルト駆動装置などの他のタイプの駆動機構によっても実現可能である。
【００４４】
図１２は、ガントリシステムと部品供給装置との詳細図を示している。ガントリシステム９０５には、カメラ１２０９および搭載ヘッド１２０７があり、この両者は、互いには固定された関係を有しているが、ＸおよびＹ方向に移動可能である。カメラ１２０９と搭載ヘッド１２０７とのＸおよびＹ方向の移動は、ＸおよびＹ梁部１２０３および１２０５を使用して実現される。Ｙ梁部１２０５はガントリシステム９０５の天井部に取り付けられており、移動可能ではない。Ｙ梁部の下に、例えば直線状ガイドを使用して、Ｘ梁部が取り付けられている。Ｘ梁部１２０３はＹ方向、つまり、Ｙ梁部１２０５に沿って、例えば、リニアモータにより移動可能である。Ｘ梁部１２０３の前部側には、カメラ１２０９および搭載ヘッド１２０７を支えるＸワゴン１２０８が、例えば、直線状ガイドを使用して取り付けられている。Ｘワゴンは、例えば、リニアモータを使用して、Ｘ方向に移動可能である。直線状ガイドとリニアモータの代わりに、ボールネジと回転モータを使用することも可能である。ＸおよびＹ方向の移動は同時に行うことができ、それにより、Ｘ−Ｙ平面の任意の方向における搭載ヘッド１２０７の移動が得られるということに留意されたい。
【００４５】
供給装置９０７は供給バンク１２２１を保持し、部品ポケット１２１５に位置している、電子部品１２１３を含むキャリアテープ１２１１の装填を可能にする。キャリアテープ１２１１はまた、キャリアテープ１２１１、ひいてはその中の部品１２１３をＹ方向に移動するために使用されるステアリング孔１２１７も含み、それにより、部品は搭載ヘッド１２０７により取り上げ可能である。カメラ１２０９は、ＸおよびＹ方向に対して垂直なＺ方向で下方を向いており、ＰＣＢ上の基準マークの位置を突き止めるために使用され、また、基準マーク１２１９および部品１２１３のような、部品供給装置における物体の位置を突き止めるためにも使用される。
【００４６】
部品搭載機械の動作例として、ここにおいて、３つのガントリシステムの位置、つまり、部品の搭載を行うためにガントリシステムを停止する位置が、部品供給装置９０７により提供されるすべての部品のいずれか１つの取り上げを可能にするために、部品供給装置９０７のすべての部分に到達する必要がある場合の、部品搭載機械９０１の動作シーケンスを以下に記述する。当然に、他の数の停止位置に対しても類似のシーケンスを適用可能である。
１．ガントリは、最左端のガントリシステム位置１ａに移動される。
２．位置４ａのＰＣＢ１１０７は、入ってくるコンベヤ１１０２から、基板受入れ端９１１において基板受入れ位置で受け取られ、基板移送システム１１０５により、入ってくるコンベヤ１１０２における移送ベルトと、基板移送システム１１０５の内部コンベヤを使用して、位置４ｂまで、ガントリシステム９０５の作業領域内に移送される。
３．ガントリシステム９０５内のＰＣＢの正確な位置は、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９により決定される。
４．部品供給装置９０７の第１部分６ａの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
５．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置９０７の第１部分６ａからＰＣＢ１１０７に移送する。
６．ガントリシステム９０５は、ＰＣＢ１１０７とガントリシステム９０５の間の相対位置を変化させない方法で、ガントリシステム移動装置９１５により第２ガントリシステム位置１ｂに移動される。
７．部品供給装置の第２部分６ｂの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
８．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置の第２部分６ｂからＰＣＢ１１０７に移送する。
９．ガントリシステム９０５は、ＰＣＢ１１０７とガントリシステム９０５の間の相対位置を変化させない方法で、第３部分１ｃに移動される。
１０．部品供給装置９０７の第３部分６ｃの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
１１．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置９０７の第３部分６ｃからＰＣＢ１１０７に移送する。
１２．ガントリシステム９０５内の位置４ｂのＰＣＢ１１０７は、基板移送システム１１０５により、内部コンベヤにおける移送ベルトと、外に出て行くコンベヤを使用して、内部コンベヤ１１０５から、部品搭載機械９０１の基板受渡し端９１３における基板受渡し位置において外に出て行く外部コンベヤ１１０３へ、そして、作業領域の外側の位置４ｃに移送される。
【００４７】
移動するガントリの発明は、ガントリシステムの相反する必要条件、つまり、高速、正確、大容量のフィーダ、およびコスト効率のよい構成という必要条件を、ガントリシステム全体を移動可能し、それにより、ガントリシステムを、部品供給装置の互いに異なる部分間で移動可能にすることで解決する。ガントリシステム全体の移動は高度に正確である必要はなく、高度に高速である必要もない。これにより、ガントリ移動機構は、部品供給装置全体に到達可能なために十分な程度に大きいガントリから構成されている従来の解決策よりもはるかにコスト効率がよくなる。
【００４８】
上述の部品搭載機械の動作シーケンスのステップ４、７および１０において、部品供給装置９０７の現在アクセス可能な部分は、ガントリシステム９０５に関して位置を突き止める必要がある。この関係を決定するためには幾つかの可能性がある。
１．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、フィーダバンク１２２１上の基準マークの位置を突き止める。
２．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、フィーダバンク１２２１における個々のフィーダ１２２３上の基準マーク１２１９の位置を突き止める。方法１と比べての相違は、基準マークとキャリアテープとの間に１対１の対応があることである。この場合、基準マークとしてステアリング孔１２１７を使用してもよい。
３．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、部品キャリアテープ１２１１における部品ポケット１２１５の位置を突き止める。
４．十分に正確な機械的停止機構を使用する。
５．リニアスケール（等分目盛）を使用して、移動可能なガントリの停止位置を決定する。
６．移動可能なガントリの停止位置を決定するための、ガントリの駆動機構に接続されている回転位置センサ。
【００４９】
Ｘワゴンに取り付けられているカメラを使用する最初の３つの方法は、そのようなカメラが、部品が設置されるＰＣＢ上の基準マークの位置を突き止めるために、いずれにしても必要なので、コストが低いという利点がある。第１の方法の利点は、方法２および方法３と比較して、部品フィーダまたは部品リール上に、いかなる機械ビジョン認識可能部分を必要としないということである。これにより、機械が多くの様々な非標準タイプのフィーダを取り扱うことが想定されているときは、第１の方法は好適となる。他方では、基準マーク用に、フィーダバンク上にスペースを設けることは不便である場合があり、その場合は、方法２または３が好適となる。
【００５０】
方法４、５および６は、最初の３つの方法と比べて、移動可能なガントリが停止した後に、画像取得のための追加的な時間は必要ないという利点がある。他方では、方法４、５および６は、最初の３つの方法に比べて追加的なハードウェアを必要とし、それにより、最初の３つの方法は、コスト的に有利であり得る。機械的停止機構は２つの目的を有することが可能である。それは、正確な停止位置を決定すること、および／またはガントリの位置を固定状態に保つことである。機械的停止機構は、下記のいずれかにより実現可能である。
１．部分が共に移動されるときに、他方に対して相互結合を作成する任意の形状を有する移動部分。
２．一方向においてのみ停止部として作用し、駆動機構を使用して、ガントリをこの停止部に固定した状態に保つ移動可能機械的部分。
３．従来のブレーキとして設計される摩擦に基づく停止機構と、正確な位置を決定するための位置センサ。
【００５１】
ビジョンセンタリング装置（２０３、図２）は、移動可能ガントリに関して様々なやり方で配置可能である。
１．ビジョンセンタリング装置は、移動可能ガントリモジュールにおいて強固に取り付け可能である。
２．ビジョンセンタリング装置１２２７は、移動可能ガントリモジュールとは独立してＸ方向に移動可能である。
３．ビジョンセンタリング装置は、フィーダバンクに関して固定位置にある。この場合は、２台以上のビジョンセンタリング装置が、良好な搭載速度を得るためには典型的に必要である。
【００５２】
内部コンベヤ（１１０５、図１１）は、移動可能ガントリの一部としての、短く、移動可能なコンベヤか、またはフィーダバンクに関して固定されている長いコンベヤのいずれかであることが可能である。内部コンベヤが固定されているときは、入ってくるＰＣＢを取得することができると共に外に出て行くＰＣＢを出すことができるように十分長くなくてはならない。移動可能な内部コンベヤと、固定された内部コンベヤを有することの主な相違は下記の通りである。
１．固定された内部コンベヤは、より大きいことが必要であり、従って、コスト効果が低い解決策である。
２．固定コンベヤでは、ＰＣＢをクランプ（締付）して位置を突き止めることを数回行う必要があり、これは遅い動作であり、従って、時間を消費する。
３．固定コンベヤでは、移動可能ガントリよりも長いＰＣＢ上に部品を搭載可能である。
４．固定コンベヤでは、いわゆるデュアルレーン（Dual Lane）コンベヤを利用可能である。デュアルレーンコンベヤは、基板切替え時間を削減するために２つの別々のレーンを有している。
【００５３】
基本的な移動ガントリの発明は、時間を節約し、従って、機械の処理量を増大するために幾つかのやり方で改良可能である。幾つかの例は、下記の通りである。
１．共通の状況は、ガントリが１つの停止位置から次の停止位置に移動するときに、搭載ヘッドは、様々なフィーダバンクが様々なタイプの部品を含む可能性があり、そのため、信頼性のある取り上げには様々な搭載ツールが必要であるために、１つまたは２つ以上の搭載ツールを交換する必要があるということである。この状況においては、搭載ツールの変更は、移動可能ガントリが、次の停止位置に移動するときに同時に行うことが可能である。
２．フィーダバンク上の基準マークまたは参照マークを、移動可能ガントリの正確な停止位置を決定するために解析することが必要なときは、ガントリのＸＹ軸は、移動可能ガントリと同時に移動可能である。ＸＹ軸は、移動可能ガントリが停止したときに、搭載ヘッドに取り付けられているカメラが既に基準または参照マーク上にセンタリングされているような位置に移動される。更に、カメラが、最大の光強度に到達する前にウォームアップする必要がある照明ユニット（白熱電球のような）を有しているときは、この照明ユニットを、移動可能ガントリが停止する前に起動可能である。
３．最後の部品が、ある停止位置においてフィーダバンクから取り上げられると、ガントリは即座に次の停止位置に向けて移動を開始可能である。同時に、搭載ヘッドは、最後の部品（あるいは複数の部品）をセンタリングカメラに移送し、そして部品をＰＣＢ上に設置する。従って、移動可能ガントリは、ＸＹＺ軸が移動するのと同時に移動するので時間が節約される。
４．移動可能ガントリが、移動可能ガントリの停止位置を決定するために、上記の方法４、５または６を使用していると、または、移動可能ガントリの移動を、停止位置を決定するための、後続の時間がかかる工程なしに可能にする他のある方法を使用していると、すべてのフィーダ位置に到達するために厳密に必要な回数よりも多くの回数だけ、移動可能ガントリを移動可能である。例えば、上記の図１１において、移動可能ガントリは、要求されている３つの位置の代わりに、７つの異なる位置で停止可能である。この利点は、機械が部品のセンタリングおよび／または部品をＰＣＢ上に設置することで手一杯の間に、小さい移動がときどき発生し得るということであり、それにより、この小さい移動を実質的に「自由」に、つまり、ＰＣＢ上にすべての部品を搭載することを完了するために必要な時間に加えられないということである。もちろん、これらの小さな移動は、搭載ヘッドのアクセスを、適切な時間にフィーダバンクの必要な部分に与えるために、搭載シーケンスの間の適切な時間に起こす必要がある。最適化ソフトウェアが、どのように、およびいつ、小さい移動可能ガントリの移動を搭載シーケンスに挿入するかを計算するときに好適に使用される。
【００５４】
上記から明白なように、一般的には、部品搭載機械は、機械フレームと、機械フレームにより提供される細長部品フィーダ領域と、部品搭載機械を通して、基板受入れ位置から基板受渡し位置まで、部品が基板上に搭載される部品搭載機械の作業領域内の少なくとも１つの所定の位置に基板を停止させながら基板を移送するために配置される基板移送システムと、を備える。機械は更に、前記部品フィーダ領域において部品を取り上げて、基板上に部品を設置するために配置され、第１軸と第１軸に直角な第２軸とに沿って移動可能な搭載ヘッドと、機械フレームにより移動可能に支えられ、搭載ヘッドを支えているガントリシステムと、も備え、ガントリシステムは、搭載ヘッドを前記第１および第２軸に沿って移動させることを含む、部品の取り上げおよび設置を行う搭載ヘッドを動作させるために配置される。更に機械は、機械フレームに取り付けられ、かつガントリシステムを、前記第１軸に平行な第３軸に沿う異なるガントリシステムの位置同士の間でガントリシステムを移動するために配置され、それにより、フィーダ領域に沿うガントリシステムの移動を提供するガントリシステム移動装置と、ガントリシステム位置決め装置と、を備える。前記ガントリシステムの搭載ヘッド移動範囲は、部品フィーダ領域の部分をカバーし、ガントリシステムの位置は、フィーダ領域の異なる部分が搭載ヘッドによってアクセス可能になるように選択され、ガントリシステムと基板との間の相互の位置関係は、異なるガントリシステムの位置において維持される。ガントリシステムをフィーダ領域の長さよりも短くし、ガントリシステム移動装置を設けることにより、多数の部品フィーダを格納するという大規模機械の利点を有することになり、更に、相対的に小さな質量且つ小さいサイズのガントリシステムであるという、小規模機械の利点も依然として有している。
【００５５】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ガントリシステム位置決め装置はビジョンユニットを備える。
【００５６】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ガントリ位置決め装置は、フィーダ領域内に設けられている基準マークを備え、ビジョンユニットは搭載ヘッドに取り付けられ、ガントリシステムは、ビジョンユニットによって基準マークの位置を特定することにより、ガントリシステムの位置に位置決めするために配置される。基準マークは、フィーダを保持するために配置されるバンクフィーダバンク上、またはフィーダ上のような、フィーダ領域内の任意の適切な部分に配置可能である。
【００５７】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ビジョンユニットは搭載ヘッドに取り付けられ、部品は、部品キャリアテープの部品ポケットにおいて提供され、部品キャリアテープはフィーダ領域において提供され、部品搭載機械は、ビジョンユニットにより部品ポケットの位置を突き止めるために配置される。
【００５８】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、システム位置決め装置は、機械的停止機構のような停止機能を達成するための様々な種類の手段、またはガントリシステムの位置を決定するために配置されるリニアスケールおよびリニアスケール検出器、またはガントリシステム移動装置に接続され、ガントリシステムの位置を決定するために配置される回転位置センサを備える。
【００５９】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、ガントリシステムはビジョンセンタリング装置を備え、ビジョンセンタリング装置は固定位置に取り付けられている。
【００６０】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、部品搭載機械は、前記第３軸に平行な移動のために、機械フレームに移動可能に取り付けられているビジョンセンタリング装置を備える。
【００６１】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、基板移送システムは、機械の基板受入れ端における機械フレームにおいて配置される基板受入れ部と、前記基板受入れ端とは反対側の部品搭載機械の基板受渡し端における機械フレームにおいて配置される基板受渡し部と、ガントリシステムに構成されると共に前記基板受入れ端と基板受渡し端との間に位置しているガントリシステム部と、を備える。
【００６２】
更に、上記から明白なように、一般的には、移動可能搭載ヘッドと、基板移送システムと、部品が提供される細長フィーダ領域と、を備えるガントリシステムであって、ガントリシステムの搭載ヘッド移動範囲がフィーダ領域の部分をカバーするガントリシステムを備える部品搭載機械において、
部品を搭載する方法は、
ガントリシステムを第１ガントリシステム位置に移動する段階と、
部品搭載機械において基板を受け入れて、基板を、部品搭載機械の部品搭載領域内に移送する段階と、
部品を取り上げるためにフィーダ領域間で搭載ヘッドを移動し、部品を基板上に設置するために基板を移動することにより部品を搭載する段階と、
少なくとも一回は、
フィーダ領域の長さに沿ってガントリシステムを、搭載ヘッド移動範囲により、フィーダ領域の他の部分がカバーされる、次のシステム位置に移動する段階、および、
部品を搭載する段階、
を繰り返す段階と、
基板を部品搭載領域から外に移送する段階と、
を含む。
【００６３】
方法の１つの実施の形態によれば、方法は、部品の相違のために適切なときは、ガントリシステムの、次のガントリシステム位置への前記移動の間に、搭載ヘッドの少なくとも１つの搭載ツールを交換する段階を含む。
【００６４】
方法の１つの実施の形態によれば、当該方法は、ガントリシステムの、次のガントリシステム位置への移動の間に、基準マーク読取り位置に搭載ヘッドを位置させる段階と、搭載ヘッドに取り付けられているビジョン装置により、前記次のガントリシステム位置におけるフィーダ領域内に提供されている基準マークを読み取る段階、とを含む。本発明に係る装置と方法の好適な実施の形態を上述した。これらの実施の形態は、非制限的な例に過ぎないと見なされるべきである。多数の変形が、請求項で定義される本発明の範囲内で可能である。
【００６５】
例えば、部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、部品搭載機械は２つ以上の搭載ヘッドを備える。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピックアンドプレイス（pick and place）の技術が採用されている部品搭載機械と、搭載ヘッドと、部品搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板、またはシステムインパッケージ（ＳｉＰ）構成要素用の基板のような、基板上への部品のピックアンドプレイス搭載用機械は、搭載速度、搭載精度、サイズ、目的などの、様々な、しばしば相反する要求を受ける。「ピックアンドプレイス」という表現は、当業者であれば、搭載ヘッドが部品フィーダ（供給装置）領域に移動され、搭載ヘッドが、１つまたは２つ以上の部品フィーダから、１つまたは２つ以上の部品を取り上げ、その後、搭載ヘッドは搭載領域に移動されて、１つまたは複数の部品を基板上に設置するという、まさに搭載動作のことであることが理解されよう。従来技術の部品搭載機械の１つの主要な例が、添付された図の図１に示されている。この部品搭載機械は、機械フレーム１と、複数の部品フィーダを含み、機械フレーム１の部品フィーダ領域に配置される部品供給装置３と、機械フレーム１に取り付けられている第１梁部、またはＸ梁部７および第２直角梁部、またはＹ梁部９を有するガントリシステム５と、Ｘ梁部７に移動可能に取り付けられている搭載ヘッド１１と、機械フレーム１に取り付けられている基板移送システム１３と、を備える。部品供給装置３は、電子部品を搭載ヘッド１１に供給する。基板移送システム１３は、部品搭載機械のコンベヤラインと作業領域との間で基板を移送する。搭載ヘッド１１は、Ｘ梁部７に沿って移動可能であり、Ｘ梁部は、Ｙ梁部９に沿って移動可能である。それにより、ガントリシステム５は、搭載ヘッド１１を、部品供給装置３と基板との間で移動することを可能にする。更に、搭載ヘッド１１は鉛直方向において移動可能であり、また鉛直軸線回りの周りを回転することも可能である。搭載ヘッド１１は吸引装置も含む。このため、吸引装置を起動することにより、部品供給装置３から電子部品を取り上げ、基板に移送し、基板上の正確な位置で電子部品を解放することが可能になる。取り上げから基板までの移送の間に、ビジョンセンタリング装置（視覚センタリング装置、センタリング視察装置、または画像認識装置）１５を通過させ、取り上げられた部品の正確な位置を得る。
【０００３】
部品供給装置３は、典型的には、大容量であることが所望され、つまり、装置内に多数の様々な部品リールを装填することが可能であるとされている。これは、部品供給装置に対して非常に大きな空間を要求する。更に、ガントリシステム及び搭載ヘッドは共に高速且つ正確であることが望ましい。従って、大規模なシステムは、より重量が重く、そのため、より強力なモータを必要とし、その結果、システムにおける、より大量の熱生成に繋がるため、可能な限り小規模なガントリシステムを有することが所望されている。この熱生成により、熱膨張による作用に何らかの形で対処しなくてはならないので、非常に正確なシステムを得ることが困難になる。
【０００４】
一方では、伝統的なピックアンドプレイス機械では、ガントリシステムは、部品供給装置のすべての部分に届くことが可能なほど十分に大きいことが必要である。他の態様では、搭載ヘッドは、サイズ、形状、および重量において大きく異なる、すべての種類の部品を取り上げることが可能なように、時折、取り上げツールを変更しなくてはならないこともあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、より汎用的且つ効率的なピックアンドプレイス動作を可能にする解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、添付されている特許請求の範囲により画定される部品搭載ヘッドと、部品搭載機械と、方法と、により達成される。
【０００７】
したがって、本発明の１つの態様によれば、部品を取り上げ位置において取り上げると共に部品を搭載位置において設置するために配置される部品搭載ヘッドが提供される。部品搭載ヘッドは、前記取り上げと設置を可能にするために鉛直方向に下方および上方に向けて移動可能な複数のノズルを備える。部品搭載ヘッドは、少なくとも単一の部品を各ノズルで取り上げることと単一の部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることとを少なくとも含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される。単一の部品を取り上げるために、２つ以上のノズルを使用する可能性もあるため、ノズルのサイズは、大きな部品を取り上げる前に交換する必要なく、小さな部品に適合可能である。従って、部品搭載ヘッドは、例えば、ノズルツールチップまたはノズルのような取り上げツールの変更が必要なく、サイズが大きく異なる部品を取り扱える機能を提供し、それにより、部品搭載機械のピックアンドプレイス動作を、より汎用的且つ効率的にする。
【０００８】
本発明の例としての実施の形態が、付随する図面を参照して下記に記述される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の部品搭載機械を示している。
【図２】本発明の実施の形態に係る部品搭載動作の部分を模式的に例示している。
【図３】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態の模式的透視図である。
【図４】図３における搭載ヘッドの一部分の模式的断面図である。
【図５】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図６】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図７】本発明に係る搭載ヘッドの、様々な部品取り上げ状況と様々な実施の形態を模式的に例示している。
【図８ａ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｂ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｃ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図８ｄ】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態により行われる動作シーケンスを例示している。
【図９】本発明に係る部品搭載機械の実施の形態の模式的透視図である。
【図１０】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１１】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１２】部品搭載機械の実施の形態の模式的平面図である。
【図１３】本発明に係る搭載ヘッドの実施の形態の模式的透視図である。
【図１４】更なる部品取り上げ状況を模式的に例示している。
【図１５】更なる部品取り上げ状況を模式的に例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の目的は、より汎用的且つ効率的なピックアンドプレイス動作を可能にする解決策を提供することである。本目的は、添付されている特許請求の範囲で画定される部品搭載ヘッドと、部品搭載機械と、方法と、により達成される。
【００１１】
本発明の柔軟且つ汎用的な部品搭載ヘッドは、少なくとも単一の部品を各ノズルで取り上げることおよび単一の部品を少なくとも２つのノズルで取り上げることを含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される。単一の部品を取り上げるために、２つ以上のノズルを使用する可能性もあるため、ノズルのサイズは、大きな部品を取り上げる前に交換する必要なく、小さな部品に適合可能である。従って、部品搭載ヘッドは、例えば、ノズルツールチップまたはノズルのような取り上げツールの変更が必要なく、様々なサイズの部品を取り扱える機能を提供し、それにより、部品搭載機械のピックアンドプレイス動作を、機械の全体の歩留まりを増大することにより、汎用的動作のために、より柔軟且つ効率的にする。
【００１２】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、ノズルチップ衝撃検出器が、表面に対するノズルチップの衝撃を検出するために配置され、ここにおいてノズルチップはノズルの底端部である。
【００１３】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドはノズルホルダを備え、ノズルホルダは鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含み、ノズルチップ衝撃検出器がノズルガイドに取り付けられて、ノズルガイドに対するノズルの移動を検出する。
【００１４】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは更に、各ノズルチップの鉛直方向の位置を検出するために配置されるノズルチップ位置検出器を備え、ここにおいて、ノズルチップはノズルの底端部である。
【００１５】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは更に、少なくとも２つのノズルから構成されている、単一の部品を取り上げるための、少なくとも１つのノズル群のノズルを同期するためのノズル群同期装置を備える。例えば、ノズルの鉛直方向の移動、または部品の表面までの距離に関してノズルが完全には同期されていないこと、または、表面が完全な平面ではないということも起こり得る。そのため、ノズル群同期装置は有利である。
【００１６】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、同期を取る１つの方法は、各ノズルの個々の鉛直移動サーボモータと、サーボモータを制御するサーボコントローラによる方法である。
【００１７】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは、鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、ノズルは、非起動位置と起動位置とのいずれかに保持され、非起動位置の場合は、ノズルは、ノズルガイドの座部に対してバネにより下方に向けて付勢される。そのため、バネによる付勢は、ノズルを下方に向けてノズルガイドに追従させ、部品の表面に衝撃を与えるときは、バネの付勢により、ノズルが引き続き下方に向けて移動する場合は、ノズルをノズルガイドから後退させることが可能であり、それにより、ノズルの損傷の危険性が解消される。
【００１８】
部品搭載ヘッドの実施の形態によれば、部品搭載ヘッドは部品把持ツールを備え、部品把持ツールは複数のノズルチップに取り付けられ、ノズルチップが部品把持ツールに取り付けられているノズルを制御することにより、鉛直方向の移動と把持動作との制御が可能である。この把持ツールは、吸引ノズルで取り上げるには適切ではない不揃いな形状を有する部品を取り上げるために有効である。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、取り上げ位置において部品を取り上げ、搭載位置において部品を設置するために配置される搭載ヘッドのノズルを制御する方法が提供され、この方法は、前記取り上げおよび設置を行うためにノズルを鉛直方向に下方および上方に向けて移動させ、それにより、単一部品を１つのノズルで取り上げることおよび単一部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることを含む、１つまたは２つ以上の複数の取り上げ動作を行う段階を含む。
【００２０】
当該方法の実施の形態によれば、当該方法は、部品の取り上げを行った後に、搭載ヘッドを回転する段階と、ビジョンセンタリング装置を、搭載位置への移動中に通過させる段階と、を含む。これは、幾つかの部品が一直線に沿って取り上げられたときに特に有利である。搭載ヘッドを回転することにより、部品を、並列的にではなく直列的にビジョンセンタリング装置を通過させて移動可能である。
【００２１】
本発明の更なる態様によれば、部品搭載機械であって、部品フィーダ領域と、部品搭載機械の作業領域内の、略固定位置に基板を保持するために配置される基板移送システムと、上記に定義した部品搭載ヘッドと、搭載ヘッドを支え、部品の取り上げおよび設置動作を行うために搭載ヘッドを移動するために配置されるガントリシステムと、を備える部品搭載機械が提供される。
【００２２】
本発明の更なる目的と利点は、例としての実施の形態により下記において検討される。
【００２３】
図３を参照すると、部品搭載ヘッド３００の実施の形態は、搭載ヘッド本体部３０１と、搭載ヘッド本体部３０１に回転可能に取り付けられている真空コントローラ３０３と、真空コントローラ３０３に取り付けられているノズル選択部３０７および鉛直移動可能フレーム要素３１１により回転可能に支えられるノズルガイド３０９を備える回転可能ノズルホルダ３０５と、ノズルホルダ３０５により保持される複数のノズル３１３と、を備える。ノズルガイド３０９はフレーム要素３１１により鉛直方向に移動可能であるが、ノズル選択部３０７は鉛直方向に固定されている。
【００２４】
図４から明白なように、ノズルは、ノズルガイド３０９における孔を通して延伸している。各ノズル３１３の上端部はノズル選択部３０７内に挿入されている。各ノズル３１３には、ノズル選択部３０７の底部表面３１７と、ノズルを囲み、ノズル選択部３０７の底部表面とノズルガイド３０９の上部表面の間に位置しているフランジ３２１により設けられているバネ座部３１９の間で延伸しているバネ３１５が設けられている。ノズル３１３はバネ３１５により、ノズルガイド３０９に向けてバネにより付勢されて、ノズルガイド３０９の座部に対してのバネによる付勢と見なすことが可能である。非起動状態においては、ノズル３１３はノズル選択部３０７により保持されている。起動状態においては、ノズル３１３はノズル選択部３０７から解放される。従って、ノズルガイド３０９を下方に向けて移動するときは、図４における最左端のノズルのような非起動状態のノズルはノズル選択部３０７により保持されているが、起動状態のノズル３１３は、下方に向けてノズルガイド３０９に追従する。このノズルの移動は、実際は、重力のみで引き起こされるが、ノズルがスタック（動けなくなること）しないこと確実にするために、バネの付勢によりノズル３１３を同じ方向に移動させる。更に、部品搭載ヘッド３００は、典型的には、部品３２７の上部表面である表面に対するノズチップの衝撃を検出するために配置される衝撃検出器３２３を備える。この実施の形態においては、衝撃検出器はノズル移動検出器３２３であり、例えば、前記フランジ３２１、またはノズルガイド３０９に搭載される。各ノズル３１３は、その底端部を具現化しているノズルチップまたはツールチップ３２５を有する。ツールチップ３２５は交換可能であり、典型的には、摩耗したときに交換される。部品の取り上げが開始すると、鉛直移動可能なフレーム要素３１１は上方位置にあって、そこにおいて、ノズル３１３がノズル選択部３０７を使用して選択される。部品の取り上げのための鉛直方向の移動の前に、ノズルホルダ３０５は所望の角度に回転される。そして、使用されるノズルはノズル選択部３０７を使用して鉛直方向に解放される。選択されたノズルは、解放されたノズル３１３をノズルガイド３０９上に下方に向けて移動させる個々のノズルバネ３１５により、移動可能なフレーム要素、またはＺ−フレーム３１１の鉛直方向の移動に追動する。Ｚ−フレームが下方に移動すると、移動検出器３２３は、ノズル３１３とノズルガイド３０９の間の相対移動として、いずれかのノズル３１３が停止されたかを感知する。Ｚ−フレーム３１１の下方に向けての移動は、１つまたは２つ以上のノズル３１３が部品（または複数の部品）３２７を上昇させるために使用されることが決定されたかにより、１つまたは２つ以上のノズル３１３が部品３２７と機械的に接触すると停止される。ノズルが停止されると、真空コントローラ３０３に含まれている関係する真空弁が起動し、１つまたは２つ以上の部品が、１つまたは２つ以上のノズル上に吸引される。複数の部品を取り上げることは、同時に、または別のシーケンスで行うことが可能である。１つの部品３２７を取り上げることは、１つまたは２つ以上のノズルを使用して行うことが可能であり、ノズル群同期装置により同期可能である。取り上げが行われると、部品搭載ヘッド３００は、例えばＰＣＢ３２９のような基板の上方の設置領域に水平に移動されて、すべての部品が鉛直方向に上昇される。この移動の間に、図２に示されているビジョンセンタリング装置２０３のようなセンタリング装置が、取り上げられた部品の位置を検出して、各部品の正確な搭載位置を得る。搭載は、取り上げと類似した方法で行われる。上方位置においては、使用されるノズルが選択され、ＰＣＢ３２９上への下方に向けての鉛直移動の前に回転される。部品３２７がＰＣＢ３２９と接触すると、真空コントローラ３０３の真空弁は起動が停止されて、部品３２７はＰＣＢ３２９上に解放される。
【００２５】
この複数ノズル搭載ヘッド３００により、複数のノズル３１３を、取り扱う部品ごとに使用可能である。これにより、小さな部品から大きな部品までの広い範囲の部品を取り扱うために必要な互いに異なるツールチップ３２５の数が減少される。通常は、ツールチップのサイズは、部品のサイズに整合していることが必要である。単一のノズルで大きな部品を取り扱うときは、ツールチップは、十分な真空力と十分に大きな接触領域を得るためのサイズが必要である。真空力は、部品を移動且つ回転可能にするために必要である。支持領域は、大きな力により、部品が傾斜して吸引が解消される危険性なしに安定した鉛直方向の移動を得るために必要である。ツールチップは大きすぎてはいけなく、それは、小さな部品を取り扱うのに大きなツールチップを使用すると、部品が、ツールチップの真空孔に部分的に入り込む危険性があり、これは、機械による部品の正確な設置を阻害する可能性がある。ツールチップの変更は、ピックアンドプレイス機械においては時間がかかり、そのため、ツールチップの変更は、機械の搭載速度を減少させる。ＰＣＢ上にすべての部品を設置することを可能にするために多数の互いに異なるツールチップが必要なときは、ツールチップの変更は、設置のための余分なツールチップのコストを追加することになる。そこで、必要なツール数を減少させて、それにより、必要なツール変更を減少させることは、搭載速度の上昇とコスト削減の両者に対して重要である。
【００２６】
本発明によれば、大きなツールチップを使用する代わりに、小さなツールチップを有する２つまたは３つ以上のノズルを使用可能である。多数の小さなツールチップを使用することにより、真空および支持領域は、より大きなツールチップを有する１つのノズルと同等になる。ノズル群で単一の部品を取り上げることは、ノズル群同期装置で同期可能である。
【００２７】
より短い時間で、より多くの部品を設置するためのピックアンドプレイス部品搭載機械を得るために、複数のノズルを使用可能である。複数のノズルを使用することにより、複数の部品を、部品の取り上げから、ビジョンセンタリング装置の通過、および部品の設置までのすべてのサイクルにおいてピックアンドプレイスを行うことが可能である。１サイクル当たりに複数の部品を取り扱うことにより、各部品に対して消費される時間は削減され、そのため、機械は部品をより高速に搭載することになる。取り上げの間に複数のノズルを使用するときは、部品を最も高速で取り上げる方法は、すべてのノズルで同時に取り上げることであり、以降このことを複数取り上げと呼ぶ。複数取り上げを行うことを可能にするためには、供給装置におけるノズルと部品の間の間隔が実質的に同じであることが必要であり、部品供給装置における搭載ヘッドノズル及び部品に対するラインの向きが、実質的に同じであることが必要である。従来は、複数取り上げのために配置された多数の搭載ヘッドノズルを有し、ラインセンサビジョン装置を使用するときは、ラインセンサは、取り上げられたすべての部品の外形を捕捉するために十分な長さを有する必要があった。これは、部品供給装置における部品のラインの向きが、部品供給装置からＰＣＢへの好適な移動方向に直交しているからである。長いラインセンサを有することは、コストがかかり大きな空間を必要とする。本発明によれば、ノズルの配置間隔を最小限にすることが可能であり、個々のノズルのすべてが別々の回転機構を必要としないため、空間の節約となる。他の利点は、ビジョンセンタリング装置におけるラインセンサの向きに対して直交する方向に向けられているノズルを回転する可能性である。この向きであると、ビジョンセンタリング装置を通過させるときに、すべての部品の外形を捕捉するために必要なラインセンサの長さが最小限になり、または、今日の部品搭載機械において可能な汎用的動作よりも、より汎用的な動作のために最適化され、スペースの節約になり、装置のコスト削減になる。また、この向きを使用するときは、ビジョンセンタリング装置により使用される光レベル（光の高さ）は、すべての部品に対して個々に調整可能であり、従って、より柔軟性があり、より汎用的な部品搭載機械のピックアンドプレイス動作にも貢献する。これは図２に例示されており、図２において、搭載ヘッド２０１は取り上げ位置２０７において幾つかの部品を取り上げて並べ、ビジョンセンタリング装置２０３を通過する前に９０度回転し、ＰＣＢ２０５に向かう途中の回転位置においてビジョンセンタリング装置を通過し、ＰＣＢ２０５において各部品を搭載位置２０９に設置する。これは、取り上げられた部品が、ビジョンセンタリング装置を平行にではなく、直列に通過することを意味している。
【００２８】
回転機構を共有する利点は、より大きなスペースが搭載ヘッドに生じ、コストが削減されることである。これらの自由になった財源は、高い正確性と性能を達成するために使用可能である。例えば、
・回転位置エンコーダの、より高い解像度、
・機械的な遊びを回避するための、予荷重（ｐｒｅ ｌｏａｄ）を有する大きな回転軸受、
・回転を行うより大きなモータとギア。
【００２９】
まとめると、複数ノズル搭載ヘッドは１種類の回転移動のみを有し、すべてのノズルは同じ軸線の周りを回転し、ノズルの個々の回転移動はないということになる。
【００３０】
ノズルの鉛直移動は、下記により実現される。
・個々のアクチュエータ。
・ノズル選択部と組み合わせられた共通移動アクチュエータ。
・個々の移動アクチュエータと共通移動動アクチュエータの組み合わせ。
【００３１】
従来は、狭い間隔で配置される多数のノズルを有する複数ノズル搭載ヘッドは、高速且つ限られた正確性で小さい部品を搭載するのに適していた。上述したように、複数ノズル搭載ヘッドは、高い正確性で大きい部品を設置するためにも使用可能である。
【００３２】
部品の取り上げおよび設置に複数のノズルを利用するときは、使用するノズルの高さのバラツキが小さいことが重要である。ノズルの高さに大きいバラツキがあると、ノズルと部品の間の吸引力は小さくなる。
【００３３】
図５を参照すると、ノズルの高さのバラツキがあり、つまり、ノズル３２５が、ある不正確性のために互いに異なる高さに移動されており、ノズル３２５と部品３２７の間の空気の漏洩の原因となる可能性があり、また、ノズル３２５と部品３２７との間の接触面積も減少させる可能性があるが、これは、ノズル表面と部品表面との間に角度エラーがあるおそれがあるからである。最悪の場合、部品３２７は搭載される前に落下、または部品３２７を取り上げることが不可能になる。これらのマイナスの影響を最小限にするために、ノズルの長さと使用されるツールチップの機械的許容範囲は、機械的なノズルの同期を提供するノズル群同期装置を使用するときは大きくなければならない。サーボ機構により同期されたノズル移動を利用するときは、サーボコントローラは、高い正確性で動作されなければならない。サーボ機構により同期されたノズル移動は、ノズルまたは部品の上部表面の間のいかなる機械的な差にも適合可能であり、これは、ノズルの機械的同期と比較すると利点である。サーボ同期により、個々のノズル長、様々な高さを有する上部表面を有する部品、および様々長さのツールチップの補填が可能であり、また、ツールチップの摩耗の補填も可能である。ツールチップを含むノズルは、ツールチップの変更の間に調整可能であり、いかなる差も、同期されたピックアンドプレイスを行うときに補填可能である。サーボ同期は、例えば、図１３に模式的に例示されているように、個々のノズル１３０３に、鉛直移動用の個々のサーボモータ１３０５を提供し、サーボモータ１３０５を制御するサーボコントローラ１３０７を提供することにより得られる。サーボモータ１３０５は、鉛直方向に固定されているが依然として回転可能なノズルガイド１３０９上方のどこかで搭載ヘッドの適切な位置に配置される。この実施の形態においては、典型例として上述したノズルチップ衝撃検出器が、ノズル動作の停止への到達を検出するために配置される。例えば、サーボモータ１３０５におけるブレーキングトルクの突然の増大が検出可能であり、ノズル移動のまさに停止、または、サーボモータ１３０５を駆動しながらのモータの出力軸の回転の停止が検出可能である。
【００３４】
更に、ノズル移動の制御を増大し、異常な状況を検出するための手段を提供するために、ノズルチップ位置検出器１３１３が、各ノズルチップの鉛直方向の位置を検出するために配置される。ノズルチップ位置検出器は、搭載ヘッドのすべての実施の形態において有益である。例えば、様々な高さの部品表面部分の場合、これらの高さは予めプログラム可能であり、それにより、すべてのノズルがそれぞれの表面部分に到達したこと、および正確な表面部分に到達したとの正確な判断がますます確実になる。更に、位置検出器により、ノズル（または複数のノズル）を部品（または複数の部品）と接触させるために移動させる動作速度を高めることが可能であり、これは、部品から遠い距離にあるときはより速く、そして、部品に接近したときは速度を落とすように移動を多様化可能であるためである。更なる例として、サーボモータとサーボコントローラを使用する実施の形態に対しては、サーボコントローラを、ノズルチップ位置検出器１３１３からの入力により、少なくとも２つのノズルチップを互いに整列するために配置可能である。
【００３５】
ここで図６を参照すると、ノズル同期の他の方法は、複数のノズル用に製作されたツールチップを有することであり、この方法により、複数のノズルは、共通のツールチップを介して同期される。このようにして、例えば、２つのノズル６０１は、２対１ツールチップ（ｔｗｏ−ｔｏ−ｏｎｅ ｔｏｏｌｔｉｐ）６０３、つまり、組み合わされたノズル６０１よりも大きい直径の出力ノズルを有する、ある種のＹ結合器により組み合わされる。従って、部品６０７は、単一であるが、２つの組み合わされたノズル６０１により保持される場合よりも大きいノズル６０５により保持される。
【００３６】
図７を参照すると、不揃いな形状の部品のピックアンドプレイスを行うために、把持ツール７０３が必要な場合もある。複数のノズル７０１を、サーボ制御同期で使用するときは、幾つかのノズルを使用して把持機構を制御することが可能である。例えば、３つの整列されたノズル７０１が把持ツール７０３と共に使用され、把持ツール７０３は、側部から部品７０７を把持する２つの爪状部７０５を有し、２つの外部ノズル７０１を上昇および降下させることにより動作される。
【００３７】
図８ａ〜８ｄに例示されているように、把持ツールを使用して、ノズルの個々に制御された鉛直移動により部品を取り上げるときに行われるシーケンスは下記の通りである。
１．ツールを開く。２つの側部ノズル８０１と８０３が、中間ノズル８０２に対して下方に移動され、この相対的な移動により、把持ツールの爪状部８０５を開く。
２．下方に移動させる。それにより、３つすべてのノズルは、部品８０７を把持可能な高さまで、同期して下方に移動される。
３．ツールを閉じる。側部ノズル８０１と８０３は、部品８０７が爪状部８０５で把持されるまで、中間ノズル８０２に対して上方に移動される。部品８０７を保持するために、側部ノズル８０１と８０３は継続的に上方に向けて力を加えられ、それにより、把持力が部品８０７の側部上に加えられる。この工程の間、中間ノズル８０２は静止状態で保持される。
４．部品と共に上方へ移動する。３つすべてのノズル８０１、８０２、および８０３は同期して上方に移動される。把持力を部品８０７上に保つために、側部ノズル８０１と８０３は依然として中間ノズル８０２に対して上方に向けて力を加えられる。
【００３８】
部品搭載ヘッドの他の実施の形態によれば、図１４と１５に示されているように、部品搭載ヘッドは不均一な上部表面を有する部品を取り上げるために配置される。これは、互いに異なるノズルが、相当に異なる高さで部品に係合することを意味する。上記の実施の形態に対応して、そして、図１４に示されているように、搭載ヘッドは、回転可能なノズルホルダ１４０５と、ノズルホルダ１４０５により保持されている複数のバネ付勢ノズル１４１１を備える。その結果、ノズルホルダ１４０５は、鉛直方向に固定されているノズル選択部１４０７と、鉛直移動可能なノズルガイド１４０９を備える。
【００３９】
第１の例においては、部品１４１５は第１平面状下部表面部分１４１７と、第２上部平面状表面部分１４２１と、下部平面状表面部分１４１７から上部平面状表面部分１４２１に延伸している第３傾斜表面部分１４１９を有する。部品の長さは、第１、第２、および第３ノズル１４２３、１４２５、および１４２７を含み、第１、第２、および第３ノズル１４２３、１４２５、および１４２７は取り上げ位置に位置しているときは、表面部分１４１７、１４１９、および１４２１それぞれの上に配置される。部品１４１５を取り上げるために、第１ノズル１４２３と第３ノズル１４２７はノズル選択部１４０７から解放されて、起動状態になる。
【００４０】
機械が、良好な把持を困難にする傾斜表面のために、第２ノズル１４２５を起動すべきでないことを認識するためには、異なる解決策がある。１つの解決策は、何らかの方法で機械内にプログラムされているパッケージデータの中の、部品の形状に関するデータを使用することである。ユーザーは、パッケージの平面状表面をパッケージデータの一部として示す。
【００４１】
従って、ノズルガイド１４０９を下方に移動するときは、非起動状態である第２ノズル１４２５はノズル選択部１４０７により保持され、起動状態にある第１および第３ノズル１４２３、１４２７は、高さが異なるので時間も異なるが、それぞれの平面状表面部分１４１７、１４２１に係合するまで、下方に向けてノズルガイド１４０９に追従する。そして、第１および第３ノズル１４２３、１４２５は、互いに対しての高さの位置を確実にするために、ノズルガイド１４０９に関して固定される。最終的に、部品１４１５は、ノズルガイド１４０９を上方に移動させることにより上昇される。
【００４２】
第２の例においては、図１５に示されているように、部品１４３０は、第１ノズル１４２３を含む、第１の、より小さい表面部分１４３１と、第２および第３ノズル１４２５、１４２７を含む、第２の、より大きい表面部分１４３２の段差がある表面を有する。部品１４３０が取り上げられるときは、３つのすべてのノズル１４２３、１４２５、および１４２７は解放され、ノズルガイドは、３つのノズルすべてが部品１４３０の上部表面に係合するまで降下される。そして部品は上述したように上昇されて、設置される。
【００４３】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、図９〜１２に示されているように、部品搭載機械９０１は、機械フレーム９０３と、移動ガントリシステム９０５と、機械フレーム９０３に取り付けられている固定細長部品供給装置９０７と、を備える。ガントリシステム９０５は、直線状ガイド９０９ａおよび９０９ｂ上で機械フレーム９０３により支えられ、直線状ガイド９０９ａおよび９０９ｂ上でガントリシステム９０５は、Ｘ方向、つまり、部品供給装置９０７の長さに沿って移動可能である。このように、ガントリシステム９０３は、第１端部、または機械フレーム９０３の基板受入れ端部９１１と、反対側の第２端部、または、機械フレーム９０３の基板受渡し端部９１３の間で移動可能である。この実施の形態においては、ガントリの移動は、ボールネジ９１７、ボールアセンブリ９１９、およびモータ９２１を備えるガントリシステム移動装置９１５により実現される。ガントリの移動は、リニアモータ、ラックおよびピニオン、ベルト駆動装置などの他のタイプの駆動機構によっても実現可能である。
【００４４】
図１２は、ガントリシステムと部品供給装置との詳細図を示している。ガントリシステム９０５には、カメラ１２０９および搭載ヘッド１２０７があり、この両者は、互いには固定された関係を有しているが、ＸおよびＹ方向に移動可能である。カメラ１２０９と搭載ヘッド１２０７とのＸおよびＹ方向の移動は、ＸおよびＹ梁部１２０３および１２０５を使用して実現される。Ｙ梁部１２０５はガントリシステム９０５の天井部に取り付けられており、移動可能ではない。Ｙ梁部の下に、例えば直線状ガイドを使用して、Ｘ梁部が取り付けられている。Ｘ梁部１２０３はＹ方向、つまり、Ｙ梁部１２０５に沿って、例えば、リニアモータにより移動可能である。Ｘ梁部１２０３の前部側には、カメラ１２０９および搭載ヘッド１２０７を支えるＸワゴン１２０８が、例えば、直線状ガイドを使用して取り付けられている。Ｘワゴンは、例えば、リニアモータを使用して、Ｘ方向に移動可能である。直線状ガイドとリニアモータの代わりに、ボールネジと回転モータを使用することも可能である。ＸおよびＹ方向の移動は同時に行うことができ、それにより、Ｘ−Ｙ平面の任意の方向における搭載ヘッド１２０７の移動が得られるということに留意されたい。
【００４５】
供給装置９０７は供給バンク１２２１を保持し、部品ポケット１２１５に位置している、電子部品１２１３を含むキャリアテープ１２１１の装填を可能にする。キャリアテープ１２１１はまた、キャリアテープ１２１１、ひいてはその中の部品１２１３をＹ方向に移動するために使用されるステアリング孔１２１７も含み、それにより、部品は搭載ヘッド１２０７により取り上げ可能である。カメラ１２０９は、ＸおよびＹ方向に対して垂直なＺ方向で下方を向いており、ＰＣＢ上の基準マークの位置を突き止めるために使用され、また、基準マーク１２１９および部品１２１３のような、部品供給装置における物体の位置を突き止めるためにも使用される。
【００４６】
部品搭載機械の動作例として、ここにおいて、３つのガントリシステムの位置、つまり、部品の搭載を行うためにガントリシステムを停止する位置が、部品供給装置９０７により提供されるすべての部品のいずれか１つの取り上げを可能にするために、部品供給装置９０７のすべての部分に到達する必要がある場合の、部品搭載機械９０１の動作シーケンスを以下に記述する。当然に、他の数の停止位置に対しても類似のシーケンスを適用可能である。
１．ガントリは、最左端のガントリシステム位置１ａに移動される。
２．位置４ａのＰＣＢ１１０７は、入ってくるコンベヤ１１０２から、基板受入れ端９１１において基板受入れ位置で受け取られ、基板移送システム１１０５により、入ってくるコンベヤ１１０２における移送ベルトと、基板移送システム１１０５の内部コンベヤを使用して、位置４ｂまで、ガントリシステム９０５の作業領域内に移送される。
３．ガントリシステム９０５内のＰＣＢの正確な位置は、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９により決定される。
４．部品供給装置９０７の第１部分６ａの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
５．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置９０７の第１部分６ａからＰＣＢ１１０７に移送する。
６．ガントリシステム９０５は、ＰＣＢ１１０７とガントリシステム９０５の間の相対位置を変化させない方法で、ガントリシステム移動装置９１５により第２ガントリシステム位置１ｂに移動される。
７．部品供給装置の第２部分６ｂの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
８．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置の第２部分６ｂからＰＣＢ１１０７に移送する。
９．ガントリシステム９０５は、ＰＣＢ１１０７とガントリシステム９０５の間の相対位置を変化させない方法で、第３部分１ｃに移動される。
１０．部品供給装置９０７の第３部分６ｃの位置は、例えば、Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、ガントリシステム９０５に関して決定される。
１１．搭載ヘッド１２０７はすべての部品を、部品供給装置９０７の第３部分６ｃからＰＣＢ１１０７に移送する。
１２．ガントリシステム９０５内の位置４ｂのＰＣＢ１１０７は、基板移送システム１１０５により、内部コンベヤにおける移送ベルトと、外に出て行くコンベヤを使用して、内部コンベヤ１１０５から、部品搭載機械９０１の基板受渡し端９１３における基板受渡し位置において外に出て行く外部コンベヤ１１０３へ、そして、作業領域の外側の位置４ｃに移送される。
【００４７】
移動するガントリの発明は、ガントリシステムの相反する必要条件、つまり、高速、正確、大容量のフィーダ、およびコスト効率のよい構成という必要条件を、ガントリシステム全体を移動可能し、それにより、ガントリシステムを、部品供給装置の互いに異なる部分間で移動可能にすることで解決する。ガントリシステム全体の移動は高度に正確である必要はなく、高度に高速である必要もない。これにより、ガントリ移動機構は、部品供給装置全体に到達可能なために十分な程度に大きいガントリから構成されている従来の解決策よりもはるかにコスト効率がよくなる。
【００４８】
上述の部品搭載機械の動作シーケンスのステップ４、７および１０において、部品供給装置９０７の現在アクセス可能な部分は、ガントリシステム９０５に関して位置を突き止める必要がある。この関係を決定するためには幾つかの可能性がある。
１．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、フィーダバンク１２２１上の基準マークの位置を突き止める。
２．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、フィーダバンク１２２１における個々のフィーダ１２２３上の基準マーク１２１９の位置を突き止める。方法１と比べての相違は、基準マークとキャリアテープとの間に１対１の対応があることである。この場合、基準マークとしてステアリング孔１２１７を使用してもよい。
３．Ｘワゴン１２０８に取り付けられているカメラ１２０９を使用して、部品キャリアテープ１２１１における部品ポケット１２１５の位置を突き止める。
４．十分に正確な機械的停止機構を使用する。
５．リニアスケール（等分目盛）を使用して、移動可能なガントリの停止位置を決定する。
６．移動可能なガントリの停止位置を決定するための、ガントリの駆動機構に接続されている回転位置センサ。
【００４９】
Ｘワゴンに取り付けられているカメラを使用する最初の３つの方法は、そのようなカメラが、部品が設置されるＰＣＢ上の基準マークの位置を突き止めるために、いずれにしても必要なので、コストが低いという利点がある。第１の方法の利点は、方法２および方法３と比較して、部品フィーダまたは部品リール上に、いかなる機械ビジョン認識可能部分を必要としないということである。これにより、機械が多くの様々な非標準タイプのフィーダを取り扱うことが想定されているときは、第１の方法は好適となる。他方では、基準マーク用に、フィーダバンク上にスペースを設けることは不便である場合があり、その場合は、方法２または３が好適となる。
【００５０】
方法４、５および６は、最初の３つの方法と比べて、移動可能なガントリが停止した後に、画像取得のための追加的な時間は必要ないという利点がある。他方では、方法４、５および６は、最初の３つの方法に比べて追加的なハードウェアを必要とし、それにより、最初の３つの方法は、コスト的に有利であり得る。機械的停止機構は２つの目的を有することが可能である。それは、正確な停止位置を決定すること、および／またはガントリの位置を固定状態に保つことである。機械的停止機構は、下記のいずれかにより実現可能である。
１．部分が共に移動されるときに、他方に対して相互結合を作成する任意の形状を有する移動部分。
２．一方向においてのみ停止部として作用し、駆動機構を使用して、ガントリをこの停止部に固定した状態に保つ移動可能機械的部分。
３．従来のブレーキとして設計される摩擦に基づく停止機構と、正確な位置を決定するための位置センサ。
【００５１】
ビジョンセンタリング装置（２０３、図２）は、移動可能ガントリに関して様々なやり方で配置可能である。
１．ビジョンセンタリング装置は、移動可能ガントリモジュールにおいて強固に取り付け可能である。
２．ビジョンセンタリング装置１２２７は、移動可能ガントリモジュールとは独立してＸ方向に移動可能である。
３．ビジョンセンタリング装置は、フィーダバンクに関して固定位置にある。この場合は、２台以上のビジョンセンタリング装置が、良好な搭載速度を得るためには典型的に必要である。
【００５２】
内部コンベヤ（１１０５、図１１）は、移動可能ガントリの一部としての、短く、移動可能なコンベヤか、またはフィーダバンクに関して固定されている長いコンベヤのいずれかであることが可能である。内部コンベヤが固定されているときは、入ってくるＰＣＢを取得することができると共に外に出て行くＰＣＢを出すことができるように十分長くなくてはならない。移動可能な内部コンベヤと、固定された内部コンベヤを有することの主な相違は下記の通りである。
１．固定された内部コンベヤは、より大きいことが必要であり、従って、コスト効果が低い解決策である。
２．固定コンベヤでは、ＰＣＢをクランプ（締付）して位置を突き止めることを数回行う必要があり、これは遅い動作であり、従って、時間を消費する。
３．固定コンベヤでは、移動可能ガントリよりも長いＰＣＢ上に部品を搭載可能である。
４．固定コンベヤでは、いわゆるデュアルレーン（Dual Lane）コンベヤを利用可能である。デュアルレーンコンベヤは、基板切替え時間を削減するために２つの別々のレーンを有している。
【００５３】
基本的な移動ガントリの発明は、時間を節約し、従って、機械の処理量を増大するために幾つかのやり方で改良可能である。幾つかの例は、下記の通りである。
１．共通の状況は、ガントリが１つの停止位置から次の停止位置に移動するときに、搭載ヘッドは、様々なフィーダバンクが様々なタイプの部品を含む可能性があり、そのため、信頼性のある取り上げには様々な搭載ツールが必要であるために、１つまたは２つ以上の搭載ツールを交換する必要があるということである。この状況においては、搭載ツールの変更は、移動可能ガントリが、次の停止位置に移動するときに同時に行うことが可能である。
２．フィーダバンク上の基準マークまたは参照マークを、移動可能ガントリの正確な停止位置を決定するために解析することが必要なときは、ガントリのＸＹ軸は、移動可能ガントリと同時に移動可能である。ＸＹ軸は、移動可能ガントリが停止したときに、搭載ヘッドに取り付けられているカメラが既に基準または参照マーク上にセンタリングされているような位置に移動される。更に、カメラが、最大の光強度に到達する前にウォームアップする必要がある照明ユニット（白熱電球のような）を有しているときは、この照明ユニットを、移動可能ガントリが停止する前に起動可能である。
３．最後の部品が、ある停止位置においてフィーダバンクから取り上げられると、ガントリは即座に次の停止位置に向けて移動を開始可能である。同時に、搭載ヘッドは、最後の部品（あるいは複数の部品）をセンタリングカメラに移送し、そして部品をＰＣＢ上に設置する。従って、移動可能ガントリは、ＸＹＺ軸が移動するのと同時に移動するので時間が節約される。
４．移動可能ガントリが、移動可能ガントリの停止位置を決定するために、上記の方法４、５または６を使用していると、または、移動可能ガントリの移動を、停止位置を決定するための、後続の時間がかかる工程なしに可能にする他のある方法を使用していると、すべてのフィーダ位置に到達するために厳密に必要な回数よりも多くの回数だけ、移動可能ガントリを移動可能である。例えば、上記の図１１において、移動可能ガントリは、要求されている３つの位置の代わりに、７つの異なる位置で停止可能である。この利点は、機械が部品のセンタリングおよび／または部品をＰＣＢ上に設置することで手一杯の間に、小さい移動がときどき発生し得るということであり、それにより、この小さい移動を実質的に「自由」に、つまり、ＰＣＢ上にすべての部品を搭載することを完了するために必要な時間に加えられないということである。もちろん、これらの小さな移動は、搭載ヘッドのアクセスを、適切な時間にフィーダバンクの必要な部分に与えるために、搭載シーケンスの間の適切な時間に起こす必要がある。最適化ソフトウェアが、どのように、およびいつ、小さい移動可能ガントリの移動を搭載シーケンスに挿入するかを計算するときに好適に使用される。
【００５４】
上記から明白なように、一般的には、部品搭載機械は、機械フレームと、機械フレームにより提供される細長部品フィーダ領域と、部品搭載機械を通して、基板受入れ位置から基板受渡し位置まで、部品が基板上に搭載される部品搭載機械の作業領域内の少なくとも１つの所定の位置に基板を停止させながら基板を移送するために配置される基板移送システムと、を備える。機械は更に、前記部品フィーダ領域において部品を取り上げて、基板上に部品を設置するために配置され、第１軸と第１軸に直角な第２軸とに沿って移動可能な搭載ヘッドと、機械フレームにより移動可能に支えられ、搭載ヘッドを支えているガントリシステムと、も備え、ガントリシステムは、搭載ヘッドを前記第１および第２軸に沿って移動させることを含む、部品の取り上げおよび設置を行う搭載ヘッドを動作させるために配置される。更に機械は、機械フレームに取り付けられ、かつガントリシステムを、前記第１軸に平行な第３軸に沿う異なるガントリシステムの位置同士の間でガントリシステムを移動するために配置され、それにより、フィーダ領域に沿うガントリシステムの移動を提供するガントリシステム移動装置と、ガントリシステム位置決め装置と、を備える。前記ガントリシステムの搭載ヘッド移動範囲は、部品フィーダ領域の部分をカバーし、ガントリシステムの位置は、フィーダ領域の異なる部分が搭載ヘッドによってアクセス可能になるように選択され、ガントリシステムと基板との間の相互の位置関係は、異なるガントリシステムの位置において維持される。ガントリシステムをフィーダ領域の長さよりも短くし、ガントリシステム移動装置を設けることにより、多数の部品フィーダを格納するという大規模機械の利点を有することになり、更に、相対的に小さな質量且つ小さいサイズのガントリシステムであるという、小規模機械の利点も依然として有している。
【００５５】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ガントリシステム位置決め装置はビジョンユニットを備える。
【００５６】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ガントリ位置決め装置は、フィーダ領域内に設けられている基準マークを備え、ビジョンユニットは搭載ヘッドに取り付けられ、ガントリシステムは、ビジョンユニットによって基準マークの位置を特定することにより、ガントリシステムの位置に位置決めするために配置される。基準マークは、フィーダを保持するために配置されるバンクフィーダバンク上、またはフィーダ上のような、フィーダ領域内の任意の適切な部分に配置可能である。
【００５７】
部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、ビジョンユニットは搭載ヘッドに取り付けられ、部品は、部品キャリアテープの部品ポケットにおいて提供され、部品キャリアテープはフィーダ領域において提供され、部品搭載機械は、ビジョンユニットにより部品ポケットの位置を突き止めるために配置される。
【００５８】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、システム位置決め装置は、機械的停止機構のような停止機能を達成するための様々な種類の手段、またはガントリシステムの位置を決定するために配置されるリニアスケールおよびリニアスケール検出器、またはガントリシステム移動装置に接続され、ガントリシステムの位置を決定するために配置される回転位置センサを備える。
【００５９】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、ガントリシステムはビジョンセンタリング装置を備え、ビジョンセンタリング装置は固定位置に取り付けられている。
【００６０】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、部品搭載機械は、前記第３軸に平行な移動のために、機械フレームに移動可能に取り付けられているビジョンセンタリング装置を備える。
【００６１】
部品搭載機械の複数の実施の形態によれば、基板移送システムは、機械の基板受入れ端における機械フレームにおいて配置される基板受入れ部と、前記基板受入れ端とは反対側の部品搭載機械の基板受渡し端における機械フレームにおいて配置される基板受渡し部と、ガントリシステムに構成されると共に前記基板受入れ端と基板受渡し端との間に位置しているガントリシステム部と、を備える。
【００６２】
更に、上記から明白なように、一般的には、移動可能搭載ヘッドと、基板移送システムと、部品が提供される細長フィーダ領域と、を備えるガントリシステムであって、ガントリシステムの搭載ヘッド移動範囲がフィーダ領域の部分をカバーするガントリシステムを備える部品搭載機械において、
部品を搭載する方法は、
ガントリシステムを第１ガントリシステム位置に移動する段階と、
部品搭載機械において基板を受け入れて、基板を、部品搭載機械の部品搭載領域内に移送する段階と、
部品を取り上げるためにフィーダ領域間で搭載ヘッドを移動し、部品を基板上に設置するために基板を移動することにより部品を搭載する段階と、
少なくとも一回は、
フィーダ領域の長さに沿ってガントリシステムを、搭載ヘッド移動範囲により、フィーダ領域の他の部分がカバーされる、次のシステム位置に移動する段階、および、
部品を搭載する段階、
を繰り返す段階と、
基板を部品搭載領域から外に移送する段階と、
を含む。
【００６３】
方法の１つの実施の形態によれば、方法は、部品の相違のために適切なときは、ガントリシステムの、次のガントリシステム位置への前記移動の間に、搭載ヘッドの少なくとも１つの搭載ツールを交換する段階を含む。
【００６４】
方法の１つの実施の形態によれば、当該方法は、ガントリシステムの、次のガントリシステム位置への移動の間に、基準マーク読取り位置に搭載ヘッドを位置させる段階と、搭載ヘッドに取り付けられているビジョン装置により、前記次のガントリシステム位置におけるフィーダ領域内に提供されている基準マークを読み取る段階、とを含む。本発明に係る装置と方法の好適な実施の形態を上述した。これらの実施の形態は、非制限的な例に過ぎないと見なされるべきである。多数の変形が、請求項で定義される本発明の範囲内で可能である。
【００６５】
例えば、部品搭載機械の１つの実施の形態によれば、部品搭載機械は２つ以上の搭載ヘッドを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品搭載ヘッドであって、
取り上げ位置において部品を取り上げると共に搭載位置において前記部品を設置するために配置される部品搭載ヘッドであって、
前記取り上げおよび設置を可能にするために、鉛直方向に下方および上方に向けて移動可能な複数のノズルを備え、
各ノズルで単一の部品を取り上げることと少なくとも２つの共通のノズルで単一の部品を取り上げることとを少なくとも含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される、
部品搭載ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルに接続されている真空コントローラを備える、
請求項１に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項３】
表面に対するノズルチップの衝撃を検出するために配置されるノズルチップ衝撃検出器を備え、
前記ノズルチップは、前記ノズルの底端部である、
請求項１または２に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項４】
鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、
前記ノズルチップ衝撃検出器は前記ノズルガイドに取り付けられて、前記ノズルガイドに対するノズルの移動を検出する、
請求項３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項５】
鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、
前記ノズルは、非起動位置と起動位置とのうちの１つに保持され、
前記起動位置にあるとき、ノズルは、前記ノズルガイドの座部に対して下方に向けてバネ付勢される、
請求項１、２または３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項６】
前記ノズルガイドに関して前記ノズルのうちの少なくとも１つの前記鉛直方向の位置を固定するための固定機構を備える、
請求項５に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項７】
各ノズル用の個々の鉛直方向移動サーボモータと、前記サーボモータを制御するサーボコントローラと、を備える、
請求項１、２または３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項８】
各ノズルチップの前記鉛直方向の位置を検出するために配置されるノズルチップ位置検出器を備え、
前記ノズルチップは前記ノズルの底端部である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項９】
単一の部品を取り上げるために、少なくとも２つのノズルから構成される少なくとも１つのノズル群の前記ノズル同士を同期させるためのノズル群同期装置を備える、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１０】
部品把持ツールであって、複数のノズルチップに取り付けられると共に、ノズルチップが前記部品把持ツールに取り付けられている前記ノズルを制御することにより鉛直移動および把持動作について制御可能である部品把持ツールを備える、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１１】
対応する数のノズルチップに接続されている少なくとも２つの上部開口部と、前記ノズルチップよりも大きい直径を有する共通下部開口部と、を有するノズルチップ相互接続コネクタを備える、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１２】
取り上げ位置において部品を取り上げると共に搭載位置において前記部品を設置するように配置される搭載ヘッドのノズルを制御する方法であって、
前記取り上げおよび設置を行うために前記ノズルを鉛直方向に下方および上方に向けて移動させ、それにより、単一部品を１つのノズルで取り上げることおよび単一部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることを含む、１つまたは２つ以上の複数の取り上げ動作を行う段階を含む、
方法。
【請求項１３】
前記部品の取り上げを行った後に、前記搭載ヘッドを回転させる段階と、前記搭載位置への移動の間に、ビジョンセンタリング装置を通過させる段階と、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
幾つかのノズルを、様々な上部表面部分に係合させるように制御することより前記ノズルによって、様々な高さを有する前記様々な上部表面部分を有する部品を取り上げる段階を含む、
請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
部品搭載機械であって、
部品フィーダ領域と、
前記部品搭載機械の作業領域内のほぼ固定した位置において、基板を保持するために配置される基板移送システムと、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドを支えると共に前記部品の取り上げと設置を行うように前記搭載ヘッドを移動するために配置されるガントリシステムと、
を備える、
部品搭載機械。
【請求項１６】
前記搭載ヘッドは、水平面の任意の方向に移動可能である、
請求項１５に記載の部品搭載機械。
【請求項１】
部品搭載ヘッドであって、
取り上げ位置において部品を取り上げると共に搭載位置において前記部品を設置するために配置される部品搭載ヘッドであって、
前記取り上げおよび設置を可能にするために、鉛直方向に下方および上方に向けて移動可能な複数のノズルを備え、
各ノズルで単一の部品を取り上げることと少なくとも２つの共通のノズルで単一の部品を取り上げることとを少なくとも含む複数の取り上げ動作を制御するために配置される、
部品搭載ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルに接続されている真空コントローラを備える、
請求項１に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項３】
表面に対するノズルチップの衝撃を検出するために配置されるノズルチップ衝撃検出器を備え、
前記ノズルチップは、前記ノズルの底端部である、
請求項１または２に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項４】
鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、
前記ノズルチップ衝撃検出器は前記ノズルガイドに取り付けられて、前記ノズルガイドに対するノズルの移動を検出する、
請求項３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項５】
鉛直方向に移動可能なノズルガイドを含むノズルホルダを備え、
前記ノズルは、非起動位置と起動位置とのうちの１つに保持され、
前記起動位置にあるとき、ノズルは、前記ノズルガイドの座部に対して下方に向けてバネ付勢される、
請求項１、２または３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項６】
前記ノズルガイドに関して前記ノズルのうちの少なくとも１つの前記鉛直方向の位置を固定するための固定機構を備える、
請求項５に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項７】
各ノズル用の個々の鉛直方向移動サーボモータと、前記サーボモータを制御するサーボコントローラと、を備える、
請求項１、２または３に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項８】
各ノズルチップの前記鉛直方向の位置を検出するために配置されるノズルチップ位置検出器を備え、
前記ノズルチップは前記ノズルの底端部である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項９】
単一の部品を取り上げるために、少なくとも２つのノズルから構成される少なくとも１つのノズル群の前記ノズル同士を同期させるためのノズル群同期装置を備える、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１０】
部品把持ツールであって、複数のノズルチップに取り付けられると共に、ノズルチップが前記部品把持ツールに取り付けられている前記ノズルを制御することにより鉛直移動および把持動作について制御可能である部品把持ツールを備える、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１１】
対応する数のノズルチップに接続されている少なくとも２つの上部開口部と、前記ノズルチップよりも大きい直径を有する共通下部開口部と、を有するノズルチップ相互接続コネクタを備える、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッド。
【請求項１２】
取り上げ位置において部品を取り上げると共に搭載位置において前記部品を設置するように配置される搭載ヘッドのノズルを制御する方法であって、
前記取り上げおよび設置を行うために前記ノズルを鉛直方向に下方および上方に向けて移動させ、それにより、単一部品を１つのノズルで取り上げることおよび単一部品を少なくとも２つの共通のノズルで取り上げることを含む、１つまたは２つ以上の複数の取り上げ動作を行う段階を含む、
方法。
【請求項１３】
前記部品の取り上げを行った後に、前記搭載ヘッドを回転させる段階と、前記搭載位置への移動の間に、ビジョンセンタリング装置を通過させる段階と、を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
幾つかのノズルを、様々な上部表面部分に係合させるように制御することより前記ノズルによって、様々な高さを有する前記様々な上部表面部分を有する部品を取り上げる段階を含む、
請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
部品搭載機械であって、
部品フィーダ領域と、
前記部品搭載機械の作業領域内のほぼ固定した位置において、基板を保持するために配置される基板移送システムと、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の部品搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドを支えると共に前記部品の取り上げと設置を行うように前記搭載ヘッドを移動するために配置されるガントリシステムと、
を備える、
部品搭載機械。
【請求項１６】
前記搭載ヘッドは、水平面の任意の方向に移動可能である、
請求項１５に記載の部品搭載機械。
【図１】
【図２ａ−２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２ａ−２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２０１３−５１５３６３（Ｐ２０１３−５１５３６３Ａ）
【公表日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４５１６５（Ｐ２０１２−５４５１６５）
【出願日】平成２２年１２月３０日（２０１０．１２．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００７９８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７９９５６
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５００５６３００５）マイデータ オートメーション アクチボラグ (12)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３０日（２０１０．１２．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００７９８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７９９５６
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５００５６３００５）マイデータ オートメーション アクチボラグ (12)
【Ｆターム（参考）】
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