CN104582463B - 表面贴装机的组件保持头 - Google Patents

Abstract

根据示例性实施例的一方面，提供一种表面贴装机的组件保持头，所述组件保持头包括：多个主轴；压力单元，用于使主轴沿着所述主轴的轴向下降；保持单元，设置在所述多个主轴中的每个主轴的底部，所述保持单元用于保持组件；弹性构件，设置在所述主轴和所述保持单元之间；非接触式传感器，与所述压力单元一体地设置，当所述保持单元根据主轴的下降而下落时，随着所述弹性构件被压缩，所述保持单元相对于所述主轴的相对位置改变，所述非接触式传感器通过按照非接触方式对所述相对位置改变进行检测而产生下落检测信号。

Description

表面贴装机的组件保持头

本申请要求于2013年10月9日在日本专利局提交的第2013-212220号日本专利申请和于2013年11月28日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0146415号韩国专利申请的权益，所述两个申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

技术领域

示例性实施例涉及一种将组件（电子元件，例如，集成芯片（IC））安装在基底上的表面贴装机的组件保持头，其中，该组件保持头包括用于保持组件的保持单元。

背景技术

通常，表面贴装机被构造为使组件保持头在组件供应单元之上运动，使组件保持头的用作保持单元的管嘴升降以吸附并拾取组件，使组件保持头运动到基底之上，然后在基底之上使管嘴下降，以将组件安装在基底的预定坐标位置上。

如上所述，当通过使管嘴升降来拾取组件时，如果管嘴的下降行程过长，那么随着管嘴的下部强有力地按压组件的顶表面，组件极有可能被损坏，并且如果管嘴的下降行程过短，那么可能由于管嘴不能落在组件的顶表面上而使得管嘴不能拾取组件。

相同的原理应用于当组件安装在基底上的时候。换句话说，如果管嘴的下降行程过长，那么随着吸附到管嘴下部的组件强有力地按压基底，组件极有可能被损坏，并且如果下降行程过短，那么可能由于组件未落在基底的顶表面上而使得组件不能安装在基底上。

第3543044号日本注册专利公开了一种使用检测单元来检测管嘴的下落的方法，该方法作为适当地控制管嘴的下降行程的方法。然而，在JP3543044中，用于检测管嘴下落的检测单元设置用于每个管嘴。换句话说，根据JP3543044，在包括多个管嘴的组件保持头中，对应于多个管嘴设置用于检测管嘴下落的多个检测单元。在这种情况下，安装空间可能不足并且额外地增加了成本。

发明内容

一个或更多个示例性实施例提供一种包括用于保持组件的多个保持单元的组件保持头，其中，保持单元的下落通过一个检测单元来检测。

根据示例性实施例的一方面，提供一种表面贴装机的组件保持头，所述组件保持头包括：多个主轴；压力单元，用于使主轴沿着所述主轴的轴向下降；保持单元，设置在所述多个主轴中的每个主轴的底部，所述保持单元用于保持组件；弹性构件，设置在所述主轴和所述保持单元之间；非接触式传感器，与所述压力单元一体地设置，当所述保持单元根据主轴的下降而下落时，随着所述弹性构件被压缩，所述保持单元相对于主轴的相对位置改变，所述非接触式传感器通过按照非接触方式对所述相对位置改变进行检测而产生下落检测信号。

可通过使主轴相对于所述压力单元进行相对运动而选择将要下降的主轴，并且选择的主轴可通过使所述压力单元下降而下降。

所述组件保持头还可包括：下降单元，用于使所述压力单元下降；控制单元，用于控制所述下降单元，其中，所述控制单元根据接收的下落检测信号而使所述下降单元停止。

所述控制单元可控制所述下降单元，使得在所述保持单元从第一高度位置下落一直到到达第二高度位置之前，下降速度逐渐降低，并且当所述保持单元到达第二高度位置时，下降速度为匀速。

所述非接触式传感器可包括：发光单元，用于朝向所述保持单元的外表面上的反射表面辐射光；光接收单元，用于接收从反射表面反射的反射光；传感器单元，用于测量接收的反射光的光量并且当测量的接收的光量降低特定量时产生下落检测信号。

所述传感器单元可持续测量接收的反射光的光量，获取根据时间接收的光量的变化率，并且当接收的光量小于或等于第一阈值以及所述变化率的绝对值等于或大于第二阈值时，所述传感器单元可产生下落检测信号。

通过所述发光单元辐射的光的方向可向下倾斜。

所述非接触式传感器可以是包括光纤的光纤传感器。

所述组件保持头还可包括头主体和可旋转地设置到所述头主体的旋转头，其中，所述多个主轴沿着所述旋转头的圆周方向布置并且所述压力单元设置在所述头主体上。

附图说明

通过参照附图对示例性实施例进行详细的描述，上述和其他方面将会变得更清楚，其中：

图1是根据示例性实施例的组件保持头的透视图；

图2是用于描述用于使图1中的组件保持头的主轴沿着Z方向下降的机构的视图；

图3是用于描述图2中的机构的压力单元附近的结构的视图；

图4A是图2中的主轴处于初始位置时的视图；

图4B是图2中的主轴处于下降状态时的视图；

图5是根据示例性实施例，在主轴的底部的管嘴的剖视透视图；

图6是根据示例性实施例，当管嘴下落时，光纤传感器根据时间接收的光量的曲线图；

图7是根据示例性实施例，用于描述通过使用控制单元控制Z伺服电机的示例的视图。

具体实施方式

将参照附图更全面地描述示例性实施例。说明书和附图中的相同的标号指示相同的元件，因此将省略对其重复地描述。

图1是根据示例性实施例的组件保持头10的透视图。

如图1所示，组件保持头10是旋转头型组件保持头，其中，旋转头30设置在头主体20上，以围绕竖直轴沿着R方向旋转，多个主轴31沿着旋转头30的圆周方向以规则的间隔布置，并且用作用于吸附组件的保持单元的管嘴32设置在主轴31的底部。

旋转头30可根据设置在头主体20上的R伺服电机21的操作沿着R方向旋转。另外，每个主轴31可根据设置在头主体20上的T伺服电机22的操作围绕主轴31的轴沿着T方向旋转。

另外，用于使在特定位置的主轴31a沿着Z方向（即，轴向）下降的Z伺服电机23设置在头主体20上。由于使旋转头30根据R伺服电机21的操作沿着R方向旋转的机构以及使主轴31根据T伺服电机22的操作沿着T方向旋转的机构是公知的，所以在此将省略其细节。现在，将详细地描述使主轴31a根据Z伺服电机23的操作而下降的机构。

图2是用于描述用于使图1中的组件保持头10的主轴31a沿着Z方向下降的机构的视图。设置在头主体20上的Z伺服电机23的电机轴连接到滚珠丝杠机构24的螺杆轴24a，其中，螺母24b安装在螺杆轴24a上。另外，压力单元25连接到螺母24b。因此，压力单元25根据Z伺服电机23的操作与螺母24b一起沿着Z方向运动。

在头主体20上仅设置一个压力单元25。当将要使主轴31下降时，通过使主轴31相对于压力单元25进行相对运动而从主轴31中选择将要下降的主轴31（在特定位置的主轴31a），并且使压力单元25下降以使主轴31a下降。

换句话说，根据本实施例，旋转头30沿着R方向旋转，以使主轴31相对于压力单元25进行相对运动，从而使将要下降的主轴31a设置到压力单元25之下（如图3所示）。然后，给压力单元25施压以使在压力单元25下方的主轴31a下降。这里，选择在特定位置的主轴31a并使该主轴下降的结构不限于上面的描述。例如，除了使主轴31运动来选择将要下降的主轴31a，还可以通过使压力单元25运动来选择将要下降的主轴31a。

如图2所示，连接杆26连接到螺母24b（螺母24b连接到压力单元25），花键螺母28连接到连接杆26，并且光纤传感器40设置在花键螺母28上。此外，花键轴27固定地设置到头主体20上，并且花键螺母28可滑动地设置在花键轴27上。换句话说，光纤传感器40与压力单元25一体地设置。因此，如图4A和图4B所示，当压力单元25根据Z伺服电机23的操作沿着Z方向运动时，光纤传感器40沿着Z方向相应地运动。

图4A是图2中的主轴31a处于初始位置时的视图，并且图4B是通过压力单元25使图2中的主轴31a处于下降状态时的视图。这里，主轴31一直通过图2的包括两个螺旋弹簧的弹性装置33而朝向初始位置被弹性地支撑。

同时，光纤传感器40包括发光单元、光接收单元和光纤，并且由于光纤传感器40是公知的，因此这里不再描述其细节。

在本实施例中，如图2所示，光纤传感器40沿着相对于管嘴32向上倾斜的方向设置。另外，光纤传感器40的发光单元沿着向下倾斜的方向朝向图5中示出的管嘴32的外部顶表面的反射表面32a发射光P。发射的光P在反射表面32a上反射，并且通过光纤传感器40的光接收单元接收反射的光。

这里，管嘴32设置在主轴31的下部。螺旋弹簧34作为弹性构件设置在主轴31和管嘴32之间。因此，如果管嘴32在主轴31下降的同时下落，那么螺旋弹簧34被压缩，因此管嘴32相对于主轴31的相对位置在上下方向上改变。详细地讲，管嘴32朝向主轴31的底部进行相对运动。这里，管嘴32“下落于…上”的表述，其大致意思是从管嘴32的底部施加力，并且包括在组件拾取操作期间，在管嘴32向下运动的同时管嘴32的下部下落于组件的顶表面上的情况，以及在组件安装操作期间，吸附到管嘴32的下部的组件下落于基底的顶表面上的情况。

同时，在管嘴32未下落的初始状态下，从光纤传感器40的发光单元辐射的光P通过透镜40a聚焦在反射表面32a上。因此，当随着管嘴32下落使得管嘴32相对于主轴31的位置在上下方向上改变时，通过反射表面32a反射的反射光的量降低，因此光纤传感器40的光接收单元接收的光量降低。在本实施例中，接收的光量的降低通过光纤传感器40的传感器单元40b检测。

当接收的光量降低预定量时，传感器单元40b确定管嘴32下落，并产生下落检测信号。在本实施例中，当满足下面的条件时，确定接收的光量降低预定量，从而产生下落检测信号。

换句话说，如图6所示，接收的光量是不稳定的并且根据时间而改变，并且当管嘴32下落时，接收的光量迅速降低。因此，在本实施例中，传感器单元40b持续地测量接收的反射光的光量f(t)。并且当接收的光量f(t)小于或等于第一阈值时，以及当接收的光量f(t)的变化率df(t)/dt的绝对值等于或大于第二阈值时，传感器单元40b产生下落检测信号。因此，防止由于不稳定的接收的光量而导致的产生错误的下落检测信号。这里，第一阈值和第二阈值由设计者根据接收的光量的实际不稳定程度而适当地确定。在本实施例中，接收的光量通过在管嘴32的反射表面32a上执行缎面处理（satin process）而稳定地保持。

另外，在本实施例中，从光纤传感器40的发光单元辐射的光P的方向设置为向下倾斜45°。由于光P的方向向下，所以光纤传感器40可设置在管嘴32之上。因此，光纤传感器40对于管嘴32的下落操作不会造成不利的影响。

根据包括具有上述结构的组件保持头10的表面贴装机，通过安装在主轴31的底部的管嘴32从组件供应单元拾取组件，将组件传送到印刷电路板，然后将组件安装在印刷电路板的特定位置上。

在拾取和安装组件时，如上面参照图2所描述的，主轴31a的顶部通过压力单元25被按压，以使主轴31a沿着Z方向下降。然后，当在主轴31a的端部的管嘴32下落时，螺旋弹簧34被压缩（如上所述）并且管嘴32相对于主轴31a的相对位置在上下方向上改变，因此，光纤传感器40的光接收单元接收的光量降低。然后，光纤传感器40的传感器单元40b产生下落检测信号。下落检测信号传送到图2中示出的控制单元50。根据接收的下落检测信号，控制单元50使用作用于使压力单元25下降的下降单元的Z伺服电机23停止。因此，管嘴32的下降行程被适当地控制，从而使得管嘴32精确地下落。

图7是根据示例性实施例，用于描述通过使用控制单元50控制Z伺服电机23的示例的视图。在图7中示出了，根据Z伺服电机23的操作，根据时间，管嘴32的下降行程和下降速度。下降行程的设计值为8mm。

如图7所示，控制单元50控制Z伺服电机23，使得下降速度在初始下降期间较高，当行程为3mm（第一高度位置）时，下降速度逐渐降低，然后当行程为6.7mm（第二高度位置）时，下降速度为匀速。然后，随着管嘴32下落，根据从光纤传感器40接收的下落检测信号，控制单元50使Z伺服电机23停止。

在图7中示出了，当下降行程为8mm（即，使管嘴32一直下落的设计值）时、当下降行程（即，9mm）大于设计值时、以及当下降行程（即，7mm）小于设计值时的三种模式。在任何模式中，下降行程被适当地控制，因此管嘴32精确地下落。

此外，在一个或更多个实施例中，光纤传感器40的传感器单元40b被设置与控制单元50独立，但是传感器单元40b的功能可通过控制单元50来执行。另外，根据一个或更多个实施例，光纤传感器40使用非接触式传感器作为用于检测管嘴32的下落的检测单元，但是可使用另一非接触式传感器（例如，磁性传感器）。

另外，组件保持头10可以是另一类型而不是旋转头型。

如上所述，根据示例性实施例，一个压力单元25用于多个主轴31，通过使多个主轴31相对于压力单元25进行相对运动来选择将要下降的主轴31a，然后使压力单元25下降，从而使选择的主轴31a下降。然后，与压力单元25一体地设置的光纤传感器40检测设置在主轴31a的底部的管嘴32的下落，因此一个光纤传感器（非接触式传感器）40能够检测每个管嘴32的下落。

如上所述，根据示例性实施例，组件保持头包括用于保持组件的多个保持单元，但是每个保持单元的下落通过一个检测单元来检测。因此，保持单元的下降行程可适当地控制而不必增加组件保持头的尺寸和增加用于制造组件保持头的成本。

虽然已经参照附图描述了一个或更多个实施例，但是本领域的普通技术人员将要理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面对其做出各种改变。

Claims (8)

1.一种表面贴装机的组件保持头，所述组件保持头包括：

多个主轴；

压力单元，用于使从所述多个主轴选择的主轴沿着所述主轴的轴向下降；

保持单元，设置在所述多个主轴中的每个主轴的底部，所述保持单元用于保持组件；

弹性构件，设置在所述主轴和所述保持单元之间；

非接触式传感器，与所述压力单元一体地设置，当所述保持单元根据所述主轴的下降而下落时，随着所述弹性构件被压缩，所述保持单元相对于所述主轴的相对位置改变，所述非接触式传感器通过按照非接触方式对所述相对位置改变进行检测而产生下落检测信号，

其中，通过使所述主轴相对于所述压力单元进行相对运动而选择将要下降的主轴，并且选择的主轴通过使所述压力单元下降而下降。

2.如权利要求1所述的组件保持头，所述组件保持头还包括：

下降单元，用于使所述压力单元下降；

控制单元，用于控制所述下降单元，

其中，所述控制单元根据接收的下落检测信号而使所述下降单元停止。

3.如权利要求2所述的组件保持头，其中，所述控制单元控制所述下降单元，使得在所述保持单元从第一高度位置下落一直到到达第二高度位置之前，下降速度逐渐降低，并且当所述保持单元到达第二高度位置时，下降速度为匀速。

4.如权利要求1所述的组件保持头，其中，所述非接触式传感器包括：

发光单元，用于朝向所述保持单元的外表面上的反射表面辐射光；

光接收单元，用于接收从所述反射表面反射的反射光；

传感器单元，用于测量接收的反射光的光量并且当测量的接收的光量降低特定量时产生下落检测信号。

5.如权利要求4所述的组件保持头，其中，所述传感器单元持续测量接收的反射光的光量，获取接收的光量根据时间的变化率，并且当接收的光量小于或等于第一阈值以及所述变化率的绝对值等于或大于第二阈值时，所述传感器单元产生下落检测信号。

6.如权利要求4所述的组件保持头，其中，通过所述发光单元辐射的光的方向向下倾斜。

7.如权利要求4所述的组件保持头，其中，所述非接触式传感器是包括光纤的光纤传感器。

8.如权利要求1所述的组件保持头，所述组件保持头还包括头主体和可旋转地设置到所述头主体的旋转头，

其中，所述多个主轴沿着所述旋转头的圆周方向布置并且所述压力单元设置在所述头主体上。