(57)【要約】  本発明は、基板に電気的な部品を装着するための自動装着機（１）に関する。本発明によれば、当該自動装着機（１）に装着ヘッド（２）を取り付けるための組付けベース（９）が設けられており、装着ヘッド（２）が、可動に支承された、部品を保持するための保持装置（１４）と、該保持装置（１４）を装着ヘッド（２）の基体（１３）に対して相対的に運動させるための少なくとも１つの駆動装置（１５）とを有しており、該駆動装置（１５）を制御するための制御装置（１２）が、組付けベース（９）に配置されていることが提案される。
2008533747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電気的な部品を装着するための自動装着機（１）において、当該自動装着機（１）に装着ヘッド（２）を取り付けるための組付けベース（９）が設けられており、装着ヘッド（２）が、可動に支承された、部品を保持するための保持装置（１４）と、該保持装置（１４）を装着ヘッド（２）の基体に対して相対的に運動させるための駆動装置（１５）とを有しており、該駆動装置（１５）を制御するための制御装置（１２）が、組付けベース（９）に配置されていることを特徴とする、基板に電気的な部品を装着するための自動装着機。
【請求項２】
組付けベース（９）が、当該自動装着機（１）の位置決めシステム（７，８）に配置されており、該位置決めシステム（７，８）によって、組付けベース（９）が、当該自動装着機（１）の１つの装着平面に対して平行に走行可能である、請求項１記載の自動装着機。
【請求項３】
駆動装置（１５）が、保持装置（１４）を回転させるための回転駆動装置（２０）を有している、請求項１または２記載の自動装着機。
【請求項４】
駆動装置（１５）が、保持装置（１４）を当該自動装着機（１）の１つの装着平面に対して垂直な方向に運動させるためのリニア駆動装置（１６）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の自動装着機。
【請求項５】
運転に関して重要なデータが、組付けベース（９）に取り付けられた装着ヘッド（２）の記憶装置（２５）と、制御装置（１２）との間で伝送可能であるように、組付けベース（９）に配置されたデータインタフェース（２３）が形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の自動装着機。
【請求項６】
運転に関して重要なデータが、装着ヘッド（２）の幾何学的なデータおよび／またはプロセスに関するデータを有している、請求項５記載の自動装着機。
【請求項７】
装着ヘッド（２）に接続可能である圧縮空気供給部（２２）および／または真空供給部（２２）が設けられており、圧縮空気供給および／または真空供給が、圧縮空気管路内にかつ／または真空管路内に配置された弁を介して制御装置（１２）によって制御可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の自動装着機。
【請求項８】
駆動装置（１５）の、制御装置（１２）に接続された出力電子装置（２４）が、当該自動装着機（１）の基体（１１）に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の自動装着機。
【請求項９】
駆動装置（１５）の、制御装置（１２）に接続された出力電子装置（２４）が、組付けベース（９）に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の自動装着機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に電気的な部品を装着するための自動装着機に関する。
【０００２】
自動装着機では、部品装着したい基板が、搬送区間によって自動装着機の装着ステーションを介して搬送される。搬送区間の側方には、たいてい、複数の供給装置が配置されている。これらの供給装置は電気的な部品を提供する。装着ヘッドは、部品を取り上げかつ基板に搭載するために、位置決めシステムによって装着平面に対して平行に供給装置と自動装着機の装着ステーションとの間で運動することができる。装着ヘッドは一般的に１つの基体と多数の保持装置とから成っている。この保持装置は、電気的な部品を取り上げ、保持し、解放するために働き、回転可能にかつ長手方向移動可能に装着ヘッドの基体に支承されている。保持装置の運動は、たいてい、電気的な駆動装置を介して行われる。しばしば、各保持装置に対して１つの回転駆動装置と１つのリニア駆動装置とが装着ヘッドに設けられている。この装着ヘッドにおける経過、特に保持装置の運動は、制御装置によって制御される。正確な制御のためには、個々の駆動装置の位置検出のための幾つかのセンサが装着ヘッドに設けられている。制御装置の制御信号は出力電子装置によって電気的な駆動装置の相応の通電量に変換される。上述した説明から明らかに分かるように、最近の装着ヘッドの極めて大規模な機能性に基づき、制御装置と、出力電子装置と、個々のセンサと、全てのアクチュエータとの間の全配線に著しく手間がかかり、大きな個数の電気的な線路が必要となる。装着ヘッドの制御が、自動装着機のシャーシに設けられた中央の制御ユニットによって実施される事例では、全ての配線が中央の制御ユニットから位置決めシステムの軸に沿って装着ヘッドにまで案内されなければならない。可動の部分を介したこのように複雑で長い配線は高価であり、損傷しやすい。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３０２１０３号明細書によって、取外し可能な装着ヘッドを備えた自動装着機が公知になっている。この公知の自動装着機では、装着ヘッドにおける経過を制御するための全ての制御電子装置が装着ヘッドに直接配置されていて、この装着ヘッドと一緒に取り外され得る。
【０００４】
本発明の課題は、自動装着機の基体から装着ヘッドへの配線手間を減少させる択一的な自動装着機を提供することである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、当該自動装着機に装着ヘッドを取り付けるための組付けベースが設けられており、装着ヘッドが、可動に支承された、部品を保持するための保持装置と、該保持装置を装着ヘッドの基体に対して相対的に運動させるための駆動装置とを有しており、該駆動装置を制御するための制御装置が、組付けベースに配置されているようにした。
【０００６】
本発明の有利な構成によれば、組付けベースが、当該自動装着機の位置決めシステムに配置されており、該位置決めシステムによって、組付けベースが、当該自動装着機の１つの装着平面に対して平行に走行可能である。
【０００７】
本発明の有利な構成によれば、駆動装置が、保持装置を回転させるための回転駆動装置を有している。
【０００８】
本発明の有利な構成によれば、駆動装置が、保持装置を当該自動装着機の１つの装着平面に対して垂直な方向に運動させるためのリニア駆動装置を有している。
【０００９】
本発明の有利な構成によれば、運転に関して重要なデータが、組付けベースに取り付けられた装着ヘッドの記憶装置と、制御装置との間で伝送可能であるように、組付けベースに配置されたデータインタフェースが形成されている。
【００１０】
本発明の有利な構成によれば、運転に関して重要なデータが、装着ヘッドの幾何学的なデータおよび／またはプロセスに関するデータを有している。
【００１１】
本発明の有利な構成によれば、装着ヘッドに接続可能である圧縮空気供給部および／または真空供給部が設けられており、圧縮空気供給および／または真空供給が、圧縮空気管路内にかつ／または真空管路内に配置された弁を介して制御装置によって制御可能である。
【００１２】
本発明の有利な構成によれば、駆動装置の、制御装置に接続された出力電子装置が、当該自動装着機の基体に配置されている。
【００１３】
本発明の有利な構成によれば、駆動装置の、制御装置に接続された出力電子装置が、組付けベースに配置されている。
【００１４】
本発明による自動装着機は、この自動装着機に装着ヘッドを取り付けるための組付けベースもしくは組付けエレメントを有している。装着ヘッドは基体と少なくとも１つの保持装置、たとえば吸着ピペットとを有している。この保持装置は駆動装置によって装着ヘッドの基体に対して相対的に運動することができる。本発明の根底には、駆動装置を制御するための制御装置を自動装着機の中央の制御ユニットから切り離しかつ組付けベースに配置するという思想がある。制御装置は、少なくとも制御アルゴリズムを算出するための演算電子装置、すなわち、たとえばコンピュータユニット（ＣＰＵ）と記憶素子とを備えた制御ボードを有している。したがって、制御装置と、駆動装置を制御するために必要となる全てのコンポーネント、たとえばセンサおよび出力電子装置との間の配線を極めて短くかつコネクタ接続を介して実現することができ、これによって、自動装着機の基体から組付けベースへの全ての配線の複雑で高価な案内がもはや不要となる。したがって、本発明による自動装着機は、制御装置と装着ヘッド自体との間の廉価でより頑丈な配線によって特徴付けられる。さらに、装着ヘッドにおける自在のインタフェースが生ぜしめられる。このインタフェースでは、機能拡張が基本機械もしくは自動装着機における変更をもたらさない。
【００１５】
本発明の有利な構成は従属請求項の対象である。
【００１６】
請求項２記載の構成の場合、発明思想は、装着ヘッドが位置決めシステムによって自動装着機の装着平面に対して平行に運動することができる自動装着機に使用され、したがって、組付けベースもしくは組付けエレメントが同じく位置決めシステムに配置されている。
【００１７】
請求項３および４記載の構成によれば、駆動装置が回転駆動装置だけでなくリニア駆動装置も有していてよい。
【００１８】
請求項５によれば、本発明による自動装着機は、組付けベースにもしくは組付けエレメントにデータインタフェースが設けられており、このデータインタフェースを介して、運転に関して重要なデータが、組付けベースに取り付けられた装着ヘッドと、制御装置との間で伝送可能であるように形成されていてよい。自動装着機のこの構成は、取外し可能な装着ヘッドのために適している。この装着ヘッドの、運転に関して重要なデータは、装着ヘッドに直接配置された記憶装置に記憶されている。この場合、組付けベースへの装着ヘッドの取付け時には、データを制御装置からデータインタフェースを介して記憶装置から読み出すことができる。このような形式の自動装着機は極めてフレキシブルに使用可能である。
【００１９】
請求項６記載の自動装着機の構成では、装着ヘッドに配置された記憶装置に記憶された、運転に関して重要なデータが、装着ヘッドの幾何学的なデータおよび／またはプロセスに関して重要なデータを有していてよい。装着ヘッドの幾何学的なデータは簡単に記憶装置から読み出すことができるので、装着ヘッドの交換後の校正手間が著しく減少させられる。プロセスに関して重要なデータは、たとえば投棄された部品の個数であってよい。これによって、記憶装置の読出し時にエラー認識および装着ヘッドの保守が容易となる。
【００２０】
請求項７記載の自動装着機の構成は、圧縮空気管路および／または真空管路を有している。この管路には、装着ヘッドが接続可能である。圧縮空気もしくは真空は、電気的な部品を保持装置から吹き離すかもしくは保持装置に吸着するために働く。圧縮空気管路内にもしくは真空管路内に配置された弁は制御装置に接続されており、これによって、圧縮空気供給もしくは真空供給を制御装置によって制御することができる。
【００２１】
本発明による自動装着機は、請求項８によれば、制御装置の制御信号を駆動装置の相応の通電量に変換する出力電子装置が、自動装着機の基体に配置されているように形成されてもよい。制御装置と出力電子装置との間のもしくは出力電子装置と駆動装置との間の電気的な接続部の個数は比較的僅かであり、これによって、より僅かな配線手間の利点は二義的にしかならない。他方では、この解決手段は、位置決めシステムにおける運動させたい質量と、装着ヘッドの寸法とを小さく保つことができるという利点を提供する。
【００２２】
しかし、請求項９記載の構成によれば、出力電子装置が択一的に組付けベースに取り付けられてもよい。
【００２３】
以下に、本発明による自動装着機の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２４】
本発明による自動装着機１と２つの装着ヘッド２とを備えた装着システムの概略的な平面図が図１に示してある。自動装着機１は搬送区間３を有している。この搬送区間３では、部品装着したい基板４が自動装着機１の装着ステーション５に近づけられ、装着後に再び離される。側方で搬送区間３に沿って、自動装着機１は取出し領域を有している。この取出し領域には、それぞれ複数の供給装置６が設けられている。これらの供給装置６は、電気的な部品を供給するために働く。
【００２５】
さらに、自動装着機１は二次元の位置決めシステムを有している。この位置決めシステムは２つの横方向支持体７と１つの支持アーム８とから成っている。横方向支持体７は搬送区間３の上方にブリッジ状に設けられている。支持アーム８はその端部で可動に横方向支持体７に取り付けられていて、リニアモータ（図１には図示せず）によって二重矢印ａの方向に運動させられる。支持アーム８には、装着ヘッド２を取り付けるための組付けプレート９の形の可動の組付けベース９もしくは組付けエレメントが設けられている。この組付けベース９はリニアモータ（図示せず）によって二重矢印ｂの方向に支持アームに沿って走行することができる。したがって、組付けプレート９もしくは組付けエレメントに取り付けられた装着ヘッド２は、位置決め装置によって自動装着機１の１つの装着平面に対して平行に、部品が提供される取出し平面と、装着平面に位置する、基板４に部品装着される装着ステーション５との間で走行することができる。
【００２６】
中央の制御ユニット１０は自動装着機１の基体にもしくはシャーシ１１に配置されている。その上、自動装着機１は、さらに、装着ヘッド２に対する制御装置１２と、たとえば供給装置６に対する、中央の制御ユニット１０に従属の別の制御装置（図示せず）とを有している。この従属の制御装置が、装着システムの各下位ユニット（装着ヘッド２、供給装置６）における全ての実行を制御するのに対して、中央の制御ユニット１０は、主として、装着プロセスの内部の従属の制御装置の調整のために働く。この目的のためには、中央の制御ユニット１０が、図１に破線によって示したように、全ての従属の制御装置に電気的に接続されており、これによって、時間制御信号（トリガ信号）が従属の制御装置に送信される。時間制御信号には、たとえば開始信号もしくは終了信号が含まれる。この信号は、従属の各制御装置１２に制御過程の開始もしくは終了を示す。
【００２７】
本発明によれば、装着ヘッド２の制御装置１２が、中央の制御ユニット１０から局所的に分離されて、組付けプレート９に配置されていて、中央の制御ユニット１０に接続されている。制御装置１２を以下に図２および図３に相俟って詳しく説明する。電気的な線路は、図２および図３に一点鎖線で示してある。
【００２８】
図２には、本発明による自動装着機１の第１の実施例が示してある。図面をより見やすくするという理由から、図面は寸法通りではなく、極めて概略的に示してある。この場合、自動装着機１の、必ずしも本発明を説明するために必要ではない構成要素は図示していない。自動装着機１は基体１１と位置決めシステムの支持アーム８とに対して縮小されている。
【００２９】
上述したように、装着ヘッド２は位置決めシステムの組付けプレート９に、たとえばねじ締結によって解離可能に取り付けることができる（二重矢印ｃによってシンボリックに示した）。図面をより見やすくするために、装着ヘッド２は、図２および図３では、組付けプレートから分離されて別個に示してある。この組付けプレート９は、支持アーム８に公知の形式で配置されたリニアモータの可動部分（図示せず）に結合されており、これによって、組付けプレート９に取り付けられた装着ヘッド２が、二重矢印ｂによって示した方向に支持アームに沿って運動させられる。図２の右側の部分に概略的に示した装着ヘッド２は、主として、基体１３もしくは装着ヘッドハウジングと、保持装置１４と、この保持装置１４のための駆動装置１５とから成っている。本実施例では、この駆動装置１５が、装着ヘッドハウジングに取り付けられたリニア駆動装置１６、たとえばリニアモータを有しており、これによって、保持装置１４が装着ヘッドハウジングに対して相対的に装着平面に対して垂直の方向に走行させられる（二重矢印ｄ参照）。吸着ピペットであってよい保持装置１４は、主として、中心に一貫して延びる回転軸１７を有している。この回転軸１７はその下側の端部で、電気的な部品を保持するための保持先端部１８に結合されている。
【００３０】
本実施例では、保持装置１４が、リニア駆動装置１６に対して付加的に、回転軸に結合された回転駆動装置２０を有しており、これによって、保持装置１４が装着ヘッドハウジングに対して相対的に回転軸を中心として回転させられる。これによって、保持先端部１８に吸着された部品１９を異なる角度位置に運動させることができる。
【００３１】
しかし、使用事例に応じて、駆動装置１５がリニア駆動装置１６または回転駆動装置２０しか有していないことも可能である。
【００３２】
部品を取り上げ、保持し、解放するためには、保持先端部１８が真空および／または圧縮空気で負荷される。このためには、回転軸１７が中空軸として形成されていて、管路２１を介して、自動装着機１の基体１１に位置する圧縮空気供給部および／または真空供給部２２に接続されている。
【００３３】
本発明によれば、装着ヘッドの駆動装置１５を制御するための制御装置１２が自動装着機１の組付けプレート９に位置している。本実施例の事例では、制御装置１２が装着ヘッド２のリニア駆動装置１６と回転駆動装置２０とを制御する。制御装置１２は、装着ヘッド２の駆動装置１５に対する制御アルゴリズムを算出するために必要となる電子装置、たとえばコンピュータユニット（ＣＰＵ）と、共通のボードに配置することができる記憶素子とを有している。制御装置１２は、同じく組付けプレート９に配置されたデータインタフェース２３に電気的に接続されている。このデータインタフェース２３を介して、相応の制御信号が、組付けプレート９に取り付けられた装着ヘッド２に伝送される。
【００３４】
図２に示した第１の実施例では、制御したい駆動装置１５の出力電子装置２４が装着ヘッド２に位置していて、データインタフェース２３を介して制御装置１２に接続されている。出力電子装置２４は、制御装置の制御信号を駆動装置１５の相応の通電量に変換するために働き、このために、特にサーボブースタ（図示せず）を有している。
【００３５】
制御装置１２は、位置決めシステムの支持アーム８に沿って案内された電気的な線路２１を介して自動装着機１の中央の制御ユニット１０に接続されている。制御装置１２は装着ヘッド２の駆動装置１５を、中央の制御ユニット１０から送信された時間制御信号に応答して制御する。この時間制御信号は、制御を実施するための時間的なトリガ信号としてしか働かない。駆動装置１５の正確な制御のためには、装着ヘッド２に駆動装置１５のほかに、さらに、知られているように形成された数多くのセンサ、たとえばストロークセンサ（図２には図示せず）も駆動装置１５の監視のために装着ヘッド２に配置されていて、データインタフェース２３を介して制御装置１２に電気的に接続されている。したがって、駆動装置１５の正確な調整が実現される。
【００３６】
有利な構成では、装着ヘッド２に記憶装置２５が配置されていてよい。この記憶装置２５には、装着ヘッド固有のデータ、たとえば装着ヘッド２の幾何学的な寸法または運転に関して重要なその他のデータが記憶されている。組み付けられた状態では、制御装置１２がデータインタフェース２３を介してデータを記憶装置２５から読み出し、制御アルゴリズムを駆動装置１５に相応に適合させる。
【００３７】
さらに、自動装着機１に設けられた圧縮空気供給部もしくは真空供給部２２から装着ヘッドの保持装置１４に通じる圧縮空気管路もしくは真空管路に、制御可能な弁２６が配置されていてよい。この弁２６も同じく制御装置１２によって制御される。弁２６は、装着ヘッドの外部に位置していてもよいし、装着ヘッド２自体に位置していてもよい。後者の事例では、制御装置１２と弁２６との間の電気的な接続がデータインタフェース２３を介して行われる。これによって、保持先端部１８への圧縮空気供給もしくは真空供給を必要に応じて調整することができることが可能となる。たとえば、電気的な部品を取り上げるために、保持先端部１８が真空で負荷され、装着のために、保持先端部１８が圧縮空気で負荷される。
【００３８】
組付けプレート９への制御装置１２の本発明による配置によって、自動装着機１のシャーシ１１に設けられた中央の制御ユニット１０から位置決めシステムを介して装着ヘッド２への配線手間を著しく減少させることができる。このことは、全配線手間の大部分を成す、制御装置１２と装着ヘッド２との間の配線が、もはや極めて短い線路によって、組付けプレート９からデータインタフェース２３を介して装着ヘッド２に案内されさえすればよいことに帰せられ得る。これによって、手間のかかる長い配線に対するコストと、自動装着機１の故障しやすさとを著しく減少させることができる。
【００３９】
第１の実施例では、組付けプレート９に取り付けられた制御装置１２が、装着ヘッド２の駆動装置１５を制御するだけでなく、装着ヘッド２に位置する別のまたは全てのアクチュエータもしくはセンサも制御することも可能である。
【００４０】
図３に示した、本発明による自動装着機１の第２の実施例は、装着ヘッド２に設けられた駆動装置１５のための出力電子装置２４が基体、すなわち、自動装着機１のシャーシ１１に位置している点でしか、図２に示した第１の実施例と異なっていない。シャーシ１１への出力電子装置２４の置き換えによって、位置決めシステムにおける運動させたい質量を減少させることができる。このことは、自動装着機１の装着性能に有利な影響を与える。この場合、位置決めシステムを介して案内される配線の減少の上述した利点は、ほとんど縮小されない。なぜならば、比較的僅かな数の電気的な線路が、制御装置１２から出力電子装置２４にかつ制御装置１２から、装着ヘッド２に設けられた駆動装置に案内されさえすればよいからである。その他の点では、第２の実施例に対して、第１の実施例に関して記載した特徴が適用される。
【００４１】
別の択一的な構成として、装着ヘッドの駆動装置のための出力電子装置２４を制御装置１２と一緒に自動装着機１の組付けプレート９に設けることも可能である。この場合、類似して、上述した利点が得られる。
【００４２】
本実施例では、装着ヘッド２がただ１つの保持装置１４を有している。しかし、発明思想は、マトリックス状（マトリックス式装着ヘッド）に１つの平面に取り付けられたかまたはリボルバ状（リボルバ式装着ヘッド）に全周にわたって装着ヘッドの基体に取り付けられた複数の保持装置を備えた装着ヘッドに使用されてもよい。複数の保持装置を備えた装着ヘッドの事例では、組付けベースに取り付けられた制御装置が、本実施例に類似して、少なくとも個々の保持装置の駆動装置を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】自動装着機の概略図である。
【図２】本発明による自動装着機の第１の実施例の概略図である。
【図３】本発明による自動装着機の第２の実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  自動装着機、  ２  装着ヘッド、  ３  搬送区間、  ４  基板、  ５  装着ステーション、  ６  供給装置、  ７  横方向支持体、  ８  支持アーム、  ９  組付けプレート、  １０  制御ユニット、  １１  基体、  １２  制御装置、  １３  基体、  １４  保持装置、  １５  駆動装置、  １６  リニア駆動装置、  １７  回転軸、  １８  保持先端部、  １９  部品、  ２０  回転駆動装置、  ２１  管路、  ２２  圧縮空気供給部および／または真空供給部、  ２３  データインタフェース、  ２４  出力電子装置、  ２５  記憶装置、  ２６  弁、  ａ，ｂ，ｃ，ｄ  二重矢印
【図１】
2008533747.tif 000003
【図２】
2008533747.tif 000004
【図３】
2008533747.tif 000005
【国際調査報告】
2008533747.tif 000006
2008533747.tif 000007
2008533747.tif 000008
2008533747.tif 000009