部件安装装置的部件吸持头组件的制作方法
部件安装装置的部件吸持头组件的制作方法
【专利说明】部件安装装置的部件吸持头组件
[0001]本申请要求于2014年10月3日在日本专利局提交的第2014-205016号日本专利申请和2014年10月3日在日本专利局提交的第2014-205017号日本专利申请的优先权，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
[0002]根据示例性实施例的设备涉及一种部件安装装置的部件吸持头组件，更具体地讲，涉及一种安装电子部件的部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括被构造为将电子部件(例如，集成电路(IC)芯片)等安装在基板上的吸嘴。
【背景技术】
[0003]在现有技术中，部件安装装置使部件吸持头组件在部件供应单元的上方运动，并使部件吸持头组件的吸嘴在该位置执行升降操作。然后，部件安装装置在真空下吸附位于吸嘴下端的部件以拾取该部件，并使部件吸持头组件运动到基板的上方，并使吸嘴再次执行下降操作，以将部件安装在基板的预设坐标位置。
[0004]在上述操作期间，吸嘴的下降和上升操作被执行为将部件拾取到吸嘴中并将部件安装在基板上，如果吸嘴的上升冲击(stroke)过强，则吸嘴的下端会大力按压部件的上表面，从而可能会损坏部件。如果上升冲击太弱，则吸嘴可能不能接触部件的上表面，从而可能不能拾取部件。此外，如果吸嘴的下降冲击过强，则被吸附在吸嘴的下端的部件可能被大力地按压，并可能在基板上损坏。同时，如果下降冲击太弱，吸持在吸嘴上的部件不能接触基板的上表面，从而不能安装该部件。因此，吸嘴的上升冲击和下降冲击应被精确地控制。
[0005]作为精确地控制吸嘴的上升/下降冲击的方法，第3543044号日本专利公开了一种使用感测单元(接触检测传感器)来感测吸嘴的接触的方法。
[0006]作为精确地控制吸嘴的下降冲击的另一方法，第2013-212220号日本专利申请公开了一种使用反射光传感器(光纤传感器)作为接触检测传感器的方法。光纤传感器包括:发光单元，朝向吸嘴的外反射表面发光；光接收单元，接收从外反射表面反射的反射光；传感器单元，持续地测量所接收的反射光的量。当接收的量减少到低于或等于阈值时，光纤传感器确定吸嘴接触部件，从而产生接触传感信号。
[0007]换句话说，在吸嘴接触部件之前，从光纤传感器的发光单元发出的光聚焦在反射表面上。因此，如果吸嘴的上部位置和下部位置由于吸嘴与部件的接触而改变，则从反射表面反射的反射光的量减少，并且由光纤传感器的光接收单元接收的光的量减少。在现有技术中，由光接收单元接收的光的量与预定阈值进行比较，当由光接收单元接收的光的量减少为低于或等于阈值，则光纤传感器确定吸嘴接触部件，从而基于该确定停止吸嘴的下降。
[0008]在现有技术中，基于利用光纤传感器的预实验结果将阈值设置为固定的值。因此，每个不同类型的吸嘴需要针对阈值A的多种预实验结果。另外，在使用吸嘴时，杂质可能被吸附在吸嘴的反射表面上。因此，在同一吸嘴接触部件之前，接收的光的量可能随着时间的流逝而改变。如果如上所述的在吸嘴接触部件之前接收的光的量根据吸嘴或时间的流逝而改变，且阈值A被设置为固定的值，那么会发生下面的问题。
[0009]例如，如果在吸嘴接触部件之前测量的接收的光的量低于阈值A，则当吸嘴实际未接触部件时，光纤传感器错误地确定吸嘴接触了部件。在这种情况下，在吸嘴实际接触部件之前，部件的拾取(吸附)操作或安装操作开始，并因此发生拾取错误或安装错误。另外，吸嘴可能处于吸嘴的接触未被感测到的状态。
[0010]例如，如果在吸嘴接触部件之前，接收的光的量显著地高于阈值，那么即使在吸嘴接触部件之后，接收的光的量未达到低于或等于阈值的值。因此，虽然接收的光的量减少，但接收的光的量花费长时间达到阈值A。结果，从吸嘴接触部件开始到吸嘴停止花费长时间，因此，吸嘴过度地按压部件，部件可能会被损坏。换句话说，吸嘴施加到部件上的力不能被精确地控制。
[0011]由于吸嘴的形状或状态等方面的差异，使得由现有接触检测传感器(或光纤传感器)执行的接触感测功能不能适应在吸嘴接触部件之前接收的光的量的变化。换句话说，仍期望接触感测功能的鲁棒(robust)性能。
[0012]另外，在现有技术中，吸嘴的外反射表面会变脏，可安装反射层来形成吸嘴的反射表面。在这种情况下，可能不能在吸嘴接触部件之间获得充足的接收的光的量。因此，吸嘴的接触不会被感测到，或者虽然感测到了吸嘴的接触，但降低了吸嘴的接触的精确性。
[0013]因此，吸嘴的光学异常、反射表面的不清洁、反射表面的卸载(uninstalling)等需要被精确地实时感测，以通过接触检测传感器(诸如，光纤传感器(反射光纤传感器)等)精确地感测吸嘴的接触。
【发明内容】
[0014]—个或更多个示例性实施例提供一种部件安装装置的部件吸持头，所述部件吸持头包括接触检测传感器，所述接触检测传感器感测吸嘴的接触，以改善接触检测传感器的接触感测功能的鲁棒性能。
[0015]—个或更多个示例性实施例提供一种表面安装装置的部件吸持头，所述部件吸持头包括接触检测传感器，所述接触检测传感器感测吸嘴的接触，以精确地感测部件吸持单元的与接触检测传感器的联机接触感测干涉的光学异常。
[0016]其他方面将在接下来的描述中部分地阐述，部分将通过所述描述而明显，或者可通过呈现的示例性实施例的实践而了解。
[0017]根据示例性实施例的一方面，提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括:吸持头；芯轴，被构造为相对于吸持头的中心轴沿着方向T旋转，并沿着顺着吸持头的中心轴的纵向方向的方向Z上升；吸嘴，被构造为通过弹性体安装在芯轴的下端；上升部，被构造为使芯轴能够沿着方向Z上升；接触检测传感器，被构造为与上升部合作，以使上升部沿着方向Z上升并感测吸嘴接触部件或者由吸嘴吸持的部件接触基板，以产生接触感测信号。接触检测传感器可包括:发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光；光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光；传感器单元，被构造为持续地测量接收的反射光的量，并且当接收的反射光的量下降到低于或等于阈值时产生接触感测信号，其中，接触检测传感器基于在芯轴的T方向旋转操作结束之后在将要被感测的吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0018]无论何时执行使吸嘴接触部件的操作，接触检测传感器均可基于在芯轴的T方向旋转操作结束之后在吸嘴接触部件之前所接收的反射光的量来设置阈值。
[0019]多个芯轴可沿着旋转头的圆周方向设置，所述旋转头被构造为安装为相对于吸持头的中心轴沿着R方向旋转。所述接触检测传感器可基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作结束之后在将要被感测的吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0020]无论何时进行使吸嘴接触部件的操作，接触检测传感器均可基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作结束之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0021]在示例性实施例的描述中。“吸嘴的接触”是包括能够使吸嘴的下端接触部件的上表面的操作以及使被吸持在吸嘴的下端的部件接触基板的上表面的操作的全部操作。因此，即使关于“吸嘴的接触”仅描述了使吸嘴接触部件的操作 ，也应理解为“吸嘴的接触”同样适用于使被吸持在吸嘴处的部件接触基板的操作。另外，吸嘴的“接触”可用作术语“着陆”。
[0022]根据示例性实施例的一方面，提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，包括??旋转头；芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动；吸嘴，设置在芯轴的第一端部；上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动；接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号，其中，所述接触检测传感器可包括:发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光；光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光；传感器单元，被构造为测量接收的反射光的量，并响应于接收的反射光的量下降到低于或等于阈值来产生接触感测信号，其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前由光接收单元接收的反射光的量来设置阈值。
[0023]所述接触检测传感器可被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0024]所述接触检测传感器可被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围来产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作完成之后测量的。
[0025]所述芯轴可包括多个芯轴，所述多个芯轴沿着旋转头的圆周方向设置，并被构造为相对于旋转头的中心轴沿着第三方向R旋转，并且所述接触检测传感器可被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0026]所述接检测测传感器可被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0027]所述接触检测传感器可被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围而产生异常信号，并被构造为，响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前测量的。
[0028]所述部件吸持头组件还可包括:上升控制器，被构造为控制上升部的运动，以控制吸嘴的相应运动，其中，所述上升控制器可被构造为利用引导吸嘴朝向预设目标接触位置的运动曲线来控制吸嘴的运动，上升控制器可被构造为:响应于上升控制器接收异常信号，即使吸嘴到达目标接触位置，无论是否接收到接触感测信号，都控制吸嘴沿着远离部件的方向运动。
[0029]所述接触检测传感器可被构造为:基于在沿着所述外反射表面的圆周方向的测量位置处测量的接收的反射光的量来设置阈值，所述测量位置与当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置相对应。
[0030]所述接触检测传感器可固定地安装到所述上升部。
[0031]所述接触检测传感器可被构造为沿着第二方向的交叉方向朝向吸嘴的外反射表面发光。
[0032]弹性体可设置在吸嘴和芯轴之间。
[0033]所述接触检测传感器可被构造为基于在当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置处由光接收单元接收的反射光的量与阈值之间的比较来确定吸嘴是否接触部件。
【附图说明】
[0034]下面通过参照附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和/或其他方面将变得清楚且更易于理解，其中:
[0035]图1是根据示例性实施例的部件吸持头组件的结构的透视图；
[0036]图2示出了使图1的部件吸持头组件中的芯轴(或吸嘴)沿着竖直方向上升和/或下降的装置；
[0037]图3示出了设置在能够使图2的芯轴(或吸嘴)沿着竖直方向上升和/或下降的上升部附近的元件；
[0038]图4A示出了包括处于初始位置的多个芯轴的旋转头；
[0039]图4B示出了多个芯轴中的被选择的芯轴沿着竖直方向下降；
[0040]图5是安装在多个芯轴中的每个的下端的吸嘴的截面的放大透视图；
[0041]图6是示意性地示出当吸嘴接触部件时，光纤传感器接收的光的量的变化的曲线图；
[0042]图7示出了设置图1的部件吸持头组件的阈值的方法。
【具体实施方式】
[0043]现在将详细地介绍示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。就这一点而言，示例性实施例可具有不同的形式并且不应被解释为局限于阐述于此的实施方式。因此，仅在下面通过参照附图描述示例性实施例来解释本说明书的各方面。
[0044]图1是根据示例性实施例的部件吸持头组件10的结构的透视图。
[0045]在根据示例性实施例的部件安装装置的部件吸持头组件10中，旋转头30是旋转头型部件吸持头并被安装在固定地设置的头主体20中，以围绕头主体20的中心轴沿第一旋转方向R旋转。多个芯轴31沿着旋转头30的圆周方向等间隔地设置在旋转头30上，吸嘴32分别安装在多个芯轴31的下端，以吸附部件60。
[0046]旋转头30由于安装在头主体20中的R伺服电机21的驱动而沿着第一旋转方向R旋转。芯轴31由于T伺服电机22的驱动而围绕芯轴的轴沿第二旋转方向T旋转。
[0047]另外，Z伺服电机23设置在头主体20中，以使多个芯轴31中的安装在特定位置的选择的芯轴31a沿着与该选择的芯轴31a的纵向相对应的竖直方向Z (即，重力方向)运动。使旋转头30由于R伺服电机21的驱动而沿着第一旋转方向R旋转的装置以及使多个芯轴31中的每个由于T伺服电机22的驱动而沿着方向T旋转的装置是已知的，因此省略对这种装置的描述。现在将描述使所选择的芯轴31a由于Z伺服电机23的驱动而运动以下降/上升的装置。
[0048]图2示出了使图1的部件吸持头组件10中的具有吸嘴32的选择的芯轴31a运动以沿着竖直方向Z上升/下降的装置。
[0049]图2示出了使图1的部件吸持头组件10中的选择的芯轴31a运动以沿着竖直方向Z上升/下降的装置。设置在头主体20中的Z伺服电机23的电机轴连接到滚珠螺杆装置24的螺杆轴24a，螺母24b安装在螺杆轴24a上。上升部25连接到螺母24b。因此，螺母24b和上升部25响应于Z伺服电机23的驱动而沿竖直方向Z —起运动。
[0050]上升部25设置在头主体20的侧部。在选择的芯轴31a沿着竖直方向Z运动之前，包括多个芯轴31的旋转头30关于上升部25相对地旋转，以选择多个芯轴中设置在特定位置处的选择的芯轴31a，并使上升部25沿着竖直方向Z运动，从而使选择的芯轴31a沿着竖直方向Z运动。
[0051]图3示出了设置在上升部25附近并使图2的芯轴31 (或吸嘴)沿着竖直方向Z运动的元件。
[0052]在示例性实施例中，如图3所示，旋转头30沿第一旋转方向R旋转，以使多个芯轴31相对于上升部25运动，并使多个芯轴31中的直接设置在上升部25的下方的选择的芯轴31a沿着竖直 方向Z下降/上升。然而，多个芯轴31中沿着旋转头30的圆周方向设置在特定位置的选择的芯轴31a的上升/下降不一定局限于此。例如，部件安装装置的部件吸持头组件10可使上升部25运动来选择将要下降/上升的芯轴31a。另外，根据包括上升部25的部件吸持头组件10的设计，所述特定位置可以是两个或更多个。
[0053]返回参照图2，作为接触检测传感器的示例的光纤传感器40通过安装在花键轴27上的连接杆26和花键螺母28连接到螺母24b (上升部25连接到螺母24b)，其中，花键轴27固定地设置在头主体20中。换句话说，光纤传感器40通过花键螺母28、花键轴27和连接杆26固定地安装到上升部25。因此，如果上升部25由于Z伺服电机23的驱动而沿竖直方向Z运动，则光纤传感器40与上升部25 —起沿竖直方向Z运动。这里，“光纤传感器40与上升部25 —起运动”指的是光纤传感器40和上升部25机械地形成为一体，以一起运动，或者由不同的驱动单元驱动，但光纤传感器40和上升部25以相同的速度运动，如图4A和图4B所示。
[0054]图4A和图4B示出了安装有吸嘴32的选择的芯轴31a，其中，选择的芯轴31a通过图2的上升部25运动(例如，选择的芯轴31a下降)。图4A示出了芯轴31a处于初始位置。图4B示出了多个芯轴31a中的选择的芯轴31a通过图2的上升部25下降。此外，选择的芯轴31a通过有两个螺旋弹簧形成的弹性体33 (参照图2)被持续地偏压到如图4A所示的初始位置。
[0055]图5是安装在多个芯轴31中的每个的下端的吸嘴32的截面的放大透视图。图6是示意性地示出当吸嘴32接触部件60(图7)时光纤传感器40接收的光量变化的曲线图。
[0056]发光单元41和光接收单元42与光纤或透镜40a —起组装在同一轴线上来形成光纤传感器40，光纤传感器40是已知的。在示例性实施例中，如图2所示，光纤传感器40相对于竖直方向Z倾斜或偏斜地设置在吸嘴32的上方，其中，吸嘴32安装在多个芯轴31中的每个的下端。在示例性实施例中，螺旋弹簧34 (或弹性构件)设置在吸嘴32和多个芯轴31的每个之间。光纤传感器40的发光单元41朝向吸嘴32的反射表面32a发射光P。从发光单元41发射的光P被吸嘴32的反射表面32a反射并由光纤传感器40的光接收单元42接收。
[0057]这里，如上所述，吸嘴32通过螺旋弹簧34安装在多个芯轴31中的每个的下端。这里，如果安装在芯轴31的下端的吸嘴32由于选择的芯轴31的竖直运动而接触芯轴31，那么螺旋弹簧34被压缩，并且吸嘴32相对于芯轴31的位置改变。详细地讲，吸嘴32朝向芯轴31的下端相对地运动。
[0058]“吸嘴32的接触”指的是力施加到吸嘴32的下部。这种情况包括在拾取部件的过程中吸嘴32向下运动，然后吸嘴32的下部接触部件的上表面的情况，以及在安装部件的过程中由吸嘴32的下部吸附的部件接触基板的上表面的情况。
[0059]在吸嘴32朝向芯轴31运动并接触芯轴31之前，从光纤传感器40的发光单元41发射的光P通过图2的透镜40a聚焦在反射表面32a上。因此，如果吸嘴32朝着芯轴31运动并接触芯轴31，则吸嘴32相对于芯轴31的位置改变，并且从反射表面32a反射的反射光的量可改变(即，减少)，并且由光纤传感器40的光接收单元42接收的接收光的量也改变(即，减少)，如图6所示。在示例性实施例中，接收的光的量的减少由光纤传感器40的传感器单元43感测。
[0060]另外，传感器单元43持续地测量接收的光量，并且，当接收的光量被确定为低于或等于阈值A(如图6所示)时，传感器单元43确定吸嘴32接触芯轴31并产生接触感测信号。
[0061]图7示出了设置图1的部件吸持头组件中的阈值A的方法。
[0062]现在将参照图7描述根据示例性实施例的设置部件吸持头组件10中的阈值A的方法。另外，图7示出了将部件60安装在基板70上的过程，而设置阈值A的方法与用于拾取部件60的过程相同。
[0063]如图7所示，吸嘴32的Z方向(即，竖直方向)下降操作(或Z轴下降)在时间A处开始。在Z轴下降操作的初始步骤中，吸嘴32同时执行图3中描述的T方向旋转操作(或T轴旋转)以及R方向旋转操作(或R轴旋转)，并使其下降。
[0064]在将要被感测的吸嘴32接触部件之前，光纤传感器40的传感器单元43基于在T轴旋转和R轴旋转完成(图7的时间B处)后立即测量的实际接收的光量来自动设置阈值A，并基于阈值A确定吸嘴32是否接触部件。在图7的示例中，接收的光量在时间C处低于或等于阈值A，因此，传感器单元43确定在时间C处吸嘴32接触部件。在吸嘴32的安装(拾取)部件的每个操作中重复设置阈值A，并且在每种情况(例如，在每个下降操作中)更新阈值A。
[0065]如果在时间B处，接收的光量超出允许的范围，则光纤传感器40确定吸嘴32中发生光学异常并产生异常信号。如果控制Z伺服电机23的控制器50 (图2的上升控制单元)接收到该异常信号，则即使吸嘴到达目标接触位置，控制器50无论是否接收到接触感测信号，都控制Z伺服电机使具有吸嘴32的选择的芯轴31a沿着上升方向运动。
[0066]这里，目标接触位置是基于表面安装装置的装置配置数据、关于基板和部件的高度数据等设置的，并相对于控制器50预先给出。控制器50控制Z伺服电机23来控制吸嘴32的下降(具有下降曲线(例如，如7中示出的Z轴速度曲线))，以将其朝向目标接触位置引导。
[0067]在示例性实施例中，控制器50(或Z伺服电机23)使用接触感测信号的接收作为触发，如图7中所示，并且考虑部件60上的必须的压力的量，停止吸嘴32的下降。然而，如果控制器50接收到指示光纤传感器40的光学异常的异常信号，则不会获得精确的接触感测信号。因此，控制器50 (或Z伺服电机23)无论是否接收到接触感测信号都使具有吸嘴32的选择的芯轴31a沿着上升方向运动，即使吸嘴32到达了目标接触位置。因此，可以防止吸嘴32下降过多。
[0068]部件吸持头组件10的控制程序可控制确定吸嘴32是否存在光学异常的定时以及结束T轴旋转和R轴旋转的定时，以设置阈值A。例如，在实践中，可基于能够使吸嘴32上升的Z伺服电机23的编码器值来确定图7的时间B的确定(时间B的定时)。
[0069]控制器50可基于在T轴旋转和R轴旋转结束后实际测量的接收的光量来确定吸嘴32内是否发生光学异常，以精确地感测吸嘴32的光学异常。换句话说，如果杂质附着到吸嘴32的反射表面的32a的T方向圆周的部分，则杂质影响根据吸嘴32的T方向位置接收的光量。因此，控制器50可在吸嘴32接触部件60之前在与吸嘴32接触部件时吸嘴32到达的最终位置相同的位置处测量接收的光量，以精确地感测吸嘴32的光学异常。
[0070]控制器50可基于在结束T轴旋转和R轴旋转后实际测量的接收的光量来设置阈值，以在作为将被感测的目标的每个吸嘴32中设置最佳阈值A。换句话说，如果完成了 T轴旋转和R轴旋转，则吸嘴32的旋转方向的位置变为与吸嘴32接触部件时到达的最终位置相同。基于在吸嘴32接触部件之前当吸嘴32的位置与最终位置相同时测量的接收的光量来设置阈值A。因此，阈值A最好为利用接收的光量的减少来感测接触的确定参考值。另夕卜， 如上所述，控制器50通过利用在每个吸嘴32中设置的阈值A来确定吸嘴32是否接触部件。因此，虽然在吸嘴32接触部件之前，测量的接收的光量根据吸嘴32的形状或状态的差异等而改变，但阈值A被实时地设置，从而改进了光纤传感器40的接触感测功能的鲁棒性能。
[0071]虽然在吸嘴32接触部件之前，测量的接收的光量由于随时间流逝粘附在吸嘴32上的杂质等而降低，但无论何时使用吸嘴32，都根据测量的接收的光量来设置精确的阈值A0也就是说，在操作期间，实时地设置阈值A。因此，可改善鲁棒性能，吸嘴32的有效期可延长。如果阈值A为固定值，则在吸嘴32接触部件之前测量的接收的光量降低，会发生上述问题。因此，吸嘴32会在初始阶段被新的吸嘴替代。在上述结构中，包括部件吸持头组件10的部件安装装置通过安装在芯轴31的下端的吸嘴32从部件供应单元吸附并拾取部件，以将部件传送到印刷板上，并将部件安装在印刷板的预设位置。当吸附并安装部件时，光纤传感器40的传感器单元43基于根据上述方法在每个吸嘴32中设置的阈值A来确定吸嘴32是否接触部件。如果感测到吸嘴32的接触，则传感器单元43产生接触感测信号。接触感测信号被发送到图2的控制器50 (或控制单元)。如果控制器50接收到接触感测信号，则控制器50使能够使上升部25下降的Z伺服电机23停止。结果，吸嘴32的下降冲程被精确地控制，以使吸嘴32能够精确地接触部件。
[0072]在上述示例性实施例中，光纤传感器40的传感器单元43与控制器50分开安装，但传感器单元43的功能可以集成到控制器50中。另外，除了光纤传感器40之外，反射光学传感器可用作接触检测传感器。另外，示例性实施例可采用旋转头类型部件吸持头，即，不具备R方向旋转操作的部件吸持头。在这种情况下，在结束T轴旋转之后，执行吸嘴32的光学异常的感测和阈值A的设置。
[0073]在根据如上所述的示例性实施例的部件安装装置的部件吸持头组件中，作为接触感测的标准的接收的光量的阈值是基于在要被感测的吸嘴接触部件之前精确地测量的接收的光量而设置的。另外，在结束T方向旋转操作和R方向旋转操作之后，执行设置阈值所使用的接收的光量的测量。换句话说，在吸嘴接触部件之前在吸嘴接触部件时到达的最终位置相同的位置上执行阈值的设置。
[0074]因此，可改善接触检测传感器的接触感测功能的鲁棒性能。另外，还可精确地控制吸持部件的吸嘴的上升和下降冲程。
[0075]虽然上面已经具体示出和描述了示例性实施例，当本领域普通技术人员将理解的是，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，可在此对示例性实施例做出形式上和细节上的改变。
【主权项】
1.一种部件安装装置的部件吸持头组件，包括: 旋转头； 芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动； 吸嘴，设置在芯轴的第一端部； 上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动； 接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号， 其中，所述接触检测传感器包括: 发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光； 光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光； 传感器单元，被构造为测量接收的反射光的量，并响应于接收的反射光的量下降到低于或等于阈值来产生接触感测信号， 其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前由光接收单元接收的反射光的量来设置阈值。2.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。3.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围来产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作完成之后测量的。4.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述芯轴包括多个芯轴，所述多个芯轴沿着旋转头的圆周方向设置，并被构造为相对于旋转头的中心轴沿着第三方向R旋转， 其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。5.如权利要求4所述的部件吸持头组件，所述接触感测传感器被构造为:在上升部使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。6.如权利要求4所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围而产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围内的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前测量的。7.如权利要求3所述的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件还包括: 上升控制器，被构造为控制上升部的运动，以控制吸嘴的相应运动， 其中，所述上升控制器被构造为利用引导吸嘴朝向预设目标接触位置的运动曲线来控制吸嘴的运动，以及 上升控制器被构造为:响应于上升控制器接收到异常信号，即使吸嘴到达目标接触位置，无论是否接收到接触感测信号，都控制吸嘴沿着远离部件的方向运动。8.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为:基于在沿着所述外反射表面的圆周方向的测量位置处测量的接收的反射光的量来设置阈值，所述测量位置与当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置相对应。9.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器固定地安装到所述上升部。10.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为沿着与第二方向交叉的方向朝向吸嘴的外反射表面发光。11.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，在吸嘴和芯轴之间设置有弹性体。12.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为基于在当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置处由光接收单元接收的反射光的量与阈值之间的比较来确定吸嘴是否接触部件。
【专利摘要】提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括：旋转头；芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动；吸嘴，设置在芯轴的第一端部；上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动；接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号。
【IPC分类】H05K13/04
【公开号】CN105491870
【申请号】CN201510646787
【发明人】则行正贵, 堤卓也, 谷崎昌裕, 北田进, 杉尾修, 是枝秀昌, 藤原哲夫
【申请人】韩华泰科株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月8日
【公告号】US20160096277
【专利说明】部件安装装置的部件吸持头组件
[0001]本申请要求于2014年10月3日在日本专利局提交的第2014-205016号日本专利申请和2014年10月3日在日本专利局提交的第2014-205017号日本专利申请的优先权，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
[0002]根据示例性实施例的设备涉及一种部件安装装置的部件吸持头组件，更具体地讲，涉及一种安装电子部件的部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括被构造为将电子部件(例如，集成电路(IC)芯片)等安装在基板上的吸嘴。
【背景技术】
[0003]在现有技术中，部件安装装置使部件吸持头组件在部件供应单元的上方运动，并使部件吸持头组件的吸嘴在该位置执行升降操作。然后，部件安装装置在真空下吸附位于吸嘴下端的部件以拾取该部件，并使部件吸持头组件运动到基板的上方，并使吸嘴再次执行下降操作，以将部件安装在基板的预设坐标位置。
[0004]在上述操作期间，吸嘴的下降和上升操作被执行为将部件拾取到吸嘴中并将部件安装在基板上，如果吸嘴的上升冲击(stroke)过强，则吸嘴的下端会大力按压部件的上表面，从而可能会损坏部件。如果上升冲击太弱，则吸嘴可能不能接触部件的上表面，从而可能不能拾取部件。此外，如果吸嘴的下降冲击过强，则被吸附在吸嘴的下端的部件可能被大力地按压，并可能在基板上损坏。同时，如果下降冲击太弱，吸持在吸嘴上的部件不能接触基板的上表面，从而不能安装该部件。因此，吸嘴的上升冲击和下降冲击应被精确地控制。
[0005]作为精确地控制吸嘴的上升/下降冲击的方法，第3543044号日本专利公开了一种使用感测单元(接触检测传感器)来感测吸嘴的接触的方法。
[0006]作为精确地控制吸嘴的下降冲击的另一方法，第2013-212220号日本专利申请公开了一种使用反射光传感器(光纤传感器)作为接触检测传感器的方法。光纤传感器包括:发光单元，朝向吸嘴的外反射表面发光；光接收单元，接收从外反射表面反射的反射光；传感器单元，持续地测量所接收的反射光的量。当接收的量减少到低于或等于阈值时，光纤传感器确定吸嘴接触部件，从而产生接触传感信号。
[0007]换句话说，在吸嘴接触部件之前，从光纤传感器的发光单元发出的光聚焦在反射表面上。因此，如果吸嘴的上部位置和下部位置由于吸嘴与部件的接触而改变，则从反射表面反射的反射光的量减少，并且由光纤传感器的光接收单元接收的光的量减少。在现有技术中，由光接收单元接收的光的量与预定阈值进行比较，当由光接收单元接收的光的量减少为低于或等于阈值，则光纤传感器确定吸嘴接触部件，从而基于该确定停止吸嘴的下降。
[0008]在现有技术中，基于利用光纤传感器的预实验结果将阈值设置为固定的值。因此，每个不同类型的吸嘴需要针对阈值A的多种预实验结果。另外，在使用吸嘴时，杂质可能被吸附在吸嘴的反射表面上。因此，在同一吸嘴接触部件之前，接收的光的量可能随着时间的流逝而改变。如果如上所述的在吸嘴接触部件之前接收的光的量根据吸嘴或时间的流逝而改变，且阈值A被设置为固定的值，那么会发生下面的问题。
[0009]例如，如果在吸嘴接触部件之前测量的接收的光的量低于阈值A，则当吸嘴实际未接触部件时，光纤传感器错误地确定吸嘴接触了部件。在这种情况下，在吸嘴实际接触部件之前，部件的拾取(吸附)操作或安装操作开始，并因此发生拾取错误或安装错误。另外，吸嘴可能处于吸嘴的接触未被感测到的状态。
[0010]例如，如果在吸嘴接触部件之前，接收的光的量显著地高于阈值，那么即使在吸嘴接触部件之后，接收的光的量未达到低于或等于阈值的值。因此，虽然接收的光的量减少，但接收的光的量花费长时间达到阈值A。结果，从吸嘴接触部件开始到吸嘴停止花费长时间，因此，吸嘴过度地按压部件，部件可能会被损坏。换句话说，吸嘴施加到部件上的力不能被精确地控制。
[0011]由于吸嘴的形状或状态等方面的差异，使得由现有接触检测传感器(或光纤传感器)执行的接触感测功能不能适应在吸嘴接触部件之前接收的光的量的变化。换句话说，仍期望接触感测功能的鲁棒(robust)性能。
[0012]另外，在现有技术中，吸嘴的外反射表面会变脏，可安装反射层来形成吸嘴的反射表面。在这种情况下，可能不能在吸嘴接触部件之间获得充足的接收的光的量。因此，吸嘴的接触不会被感测到，或者虽然感测到了吸嘴的接触，但降低了吸嘴的接触的精确性。
[0013]因此，吸嘴的光学异常、反射表面的不清洁、反射表面的卸载(uninstalling)等需要被精确地实时感测，以通过接触检测传感器(诸如，光纤传感器(反射光纤传感器)等)精确地感测吸嘴的接触。
【发明内容】
[0014]—个或更多个示例性实施例提供一种部件安装装置的部件吸持头，所述部件吸持头包括接触检测传感器，所述接触检测传感器感测吸嘴的接触，以改善接触检测传感器的接触感测功能的鲁棒性能。
[0015]—个或更多个示例性实施例提供一种表面安装装置的部件吸持头，所述部件吸持头包括接触检测传感器，所述接触检测传感器感测吸嘴的接触，以精确地感测部件吸持单元的与接触检测传感器的联机接触感测干涉的光学异常。
[0016]其他方面将在接下来的描述中部分地阐述，部分将通过所述描述而明显，或者可通过呈现的示例性实施例的实践而了解。
[0017]根据示例性实施例的一方面，提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括:吸持头；芯轴，被构造为相对于吸持头的中心轴沿着方向T旋转，并沿着顺着吸持头的中心轴的纵向方向的方向Z上升；吸嘴，被构造为通过弹性体安装在芯轴的下端；上升部，被构造为使芯轴能够沿着方向Z上升；接触检测传感器，被构造为与上升部合作，以使上升部沿着方向Z上升并感测吸嘴接触部件或者由吸嘴吸持的部件接触基板，以产生接触感测信号。接触检测传感器可包括:发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光；光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光；传感器单元，被构造为持续地测量接收的反射光的量，并且当接收的反射光的量下降到低于或等于阈值时产生接触感测信号，其中，接触检测传感器基于在芯轴的T方向旋转操作结束之后在将要被感测的吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0018]无论何时执行使吸嘴接触部件的操作，接触检测传感器均可基于在芯轴的T方向旋转操作结束之后在吸嘴接触部件之前所接收的反射光的量来设置阈值。
[0019]多个芯轴可沿着旋转头的圆周方向设置，所述旋转头被构造为安装为相对于吸持头的中心轴沿着R方向旋转。所述接触检测传感器可基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作结束之后在将要被感测的吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0020]无论何时进行使吸嘴接触部件的操作，接触检测传感器均可基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作结束之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0021]在示例性实施例的描述中。“吸嘴的接触”是包括能够使吸嘴的下端接触部件的上表面的操作以及使被吸持在吸嘴的下端的部件接触基板的上表面的操作的全部操作。因此，即使关于“吸嘴的接触”仅描述了使吸嘴接触部件的操作 ，也应理解为“吸嘴的接触”同样适用于使被吸持在吸嘴处的部件接触基板的操作。另外，吸嘴的“接触”可用作术语“着陆”。
[0022]根据示例性实施例的一方面，提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，包括??旋转头；芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动；吸嘴，设置在芯轴的第一端部；上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动；接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号，其中，所述接触检测传感器可包括:发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光；光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光；传感器单元，被构造为测量接收的反射光的量，并响应于接收的反射光的量下降到低于或等于阈值来产生接触感测信号，其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前由光接收单元接收的反射光的量来设置阈值。
[0023]所述接触检测传感器可被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0024]所述接触检测传感器可被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围来产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作完成之后测量的。
[0025]所述芯轴可包括多个芯轴，所述多个芯轴沿着旋转头的圆周方向设置，并被构造为相对于旋转头的中心轴沿着第三方向R旋转，并且所述接触检测传感器可被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0026]所述接检测测传感器可被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。
[0027]所述接触检测传感器可被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围而产生异常信号，并被构造为，响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前测量的。
[0028]所述部件吸持头组件还可包括:上升控制器，被构造为控制上升部的运动，以控制吸嘴的相应运动，其中，所述上升控制器可被构造为利用引导吸嘴朝向预设目标接触位置的运动曲线来控制吸嘴的运动，上升控制器可被构造为:响应于上升控制器接收异常信号，即使吸嘴到达目标接触位置，无论是否接收到接触感测信号，都控制吸嘴沿着远离部件的方向运动。
[0029]所述接触检测传感器可被构造为:基于在沿着所述外反射表面的圆周方向的测量位置处测量的接收的反射光的量来设置阈值，所述测量位置与当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置相对应。
[0030]所述接触检测传感器可固定地安装到所述上升部。
[0031]所述接触检测传感器可被构造为沿着第二方向的交叉方向朝向吸嘴的外反射表面发光。
[0032]弹性体可设置在吸嘴和芯轴之间。
[0033]所述接触检测传感器可被构造为基于在当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置处由光接收单元接收的反射光的量与阈值之间的比较来确定吸嘴是否接触部件。
【附图说明】
[0034]下面通过参照附图对示例性实施例的描述，本公开的上述和/或其他方面将变得清楚且更易于理解，其中:
[0035]图1是根据示例性实施例的部件吸持头组件的结构的透视图；
[0036]图2示出了使图1的部件吸持头组件中的芯轴(或吸嘴)沿着竖直方向上升和/或下降的装置；
[0037]图3示出了设置在能够使图2的芯轴(或吸嘴)沿着竖直方向上升和/或下降的上升部附近的元件；
[0038]图4A示出了包括处于初始位置的多个芯轴的旋转头；
[0039]图4B示出了多个芯轴中的被选择的芯轴沿着竖直方向下降；
[0040]图5是安装在多个芯轴中的每个的下端的吸嘴的截面的放大透视图；
[0041]图6是示意性地示出当吸嘴接触部件时，光纤传感器接收的光的量的变化的曲线图；
[0042]图7示出了设置图1的部件吸持头组件的阈值的方法。
【具体实施方式】
[0043]现在将详细地介绍示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。就这一点而言，示例性实施例可具有不同的形式并且不应被解释为局限于阐述于此的实施方式。因此，仅在下面通过参照附图描述示例性实施例来解释本说明书的各方面。
[0044]图1是根据示例性实施例的部件吸持头组件10的结构的透视图。
[0045]在根据示例性实施例的部件安装装置的部件吸持头组件10中，旋转头30是旋转头型部件吸持头并被安装在固定地设置的头主体20中，以围绕头主体20的中心轴沿第一旋转方向R旋转。多个芯轴31沿着旋转头30的圆周方向等间隔地设置在旋转头30上，吸嘴32分别安装在多个芯轴31的下端，以吸附部件60。
[0046]旋转头30由于安装在头主体20中的R伺服电机21的驱动而沿着第一旋转方向R旋转。芯轴31由于T伺服电机22的驱动而围绕芯轴的轴沿第二旋转方向T旋转。
[0047]另外，Z伺服电机23设置在头主体20中，以使多个芯轴31中的安装在特定位置的选择的芯轴31a沿着与该选择的芯轴31a的纵向相对应的竖直方向Z (即，重力方向)运动。使旋转头30由于R伺服电机21的驱动而沿着第一旋转方向R旋转的装置以及使多个芯轴31中的每个由于T伺服电机22的驱动而沿着方向T旋转的装置是已知的，因此省略对这种装置的描述。现在将描述使所选择的芯轴31a由于Z伺服电机23的驱动而运动以下降/上升的装置。
[0048]图2示出了使图1的部件吸持头组件10中的具有吸嘴32的选择的芯轴31a运动以沿着竖直方向Z上升/下降的装置。
[0049]图2示出了使图1的部件吸持头组件10中的选择的芯轴31a运动以沿着竖直方向Z上升/下降的装置。设置在头主体20中的Z伺服电机23的电机轴连接到滚珠螺杆装置24的螺杆轴24a，螺母24b安装在螺杆轴24a上。上升部25连接到螺母24b。因此，螺母24b和上升部25响应于Z伺服电机23的驱动而沿竖直方向Z —起运动。
[0050]上升部25设置在头主体20的侧部。在选择的芯轴31a沿着竖直方向Z运动之前，包括多个芯轴31的旋转头30关于上升部25相对地旋转，以选择多个芯轴中设置在特定位置处的选择的芯轴31a，并使上升部25沿着竖直方向Z运动，从而使选择的芯轴31a沿着竖直方向Z运动。
[0051]图3示出了设置在上升部25附近并使图2的芯轴31 (或吸嘴)沿着竖直方向Z运动的元件。
[0052]在示例性实施例中，如图3所示，旋转头30沿第一旋转方向R旋转，以使多个芯轴31相对于上升部25运动，并使多个芯轴31中的直接设置在上升部25的下方的选择的芯轴31a沿着竖直 方向Z下降/上升。然而，多个芯轴31中沿着旋转头30的圆周方向设置在特定位置的选择的芯轴31a的上升/下降不一定局限于此。例如，部件安装装置的部件吸持头组件10可使上升部25运动来选择将要下降/上升的芯轴31a。另外，根据包括上升部25的部件吸持头组件10的设计，所述特定位置可以是两个或更多个。
[0053]返回参照图2，作为接触检测传感器的示例的光纤传感器40通过安装在花键轴27上的连接杆26和花键螺母28连接到螺母24b (上升部25连接到螺母24b)，其中，花键轴27固定地设置在头主体20中。换句话说，光纤传感器40通过花键螺母28、花键轴27和连接杆26固定地安装到上升部25。因此，如果上升部25由于Z伺服电机23的驱动而沿竖直方向Z运动，则光纤传感器40与上升部25 —起沿竖直方向Z运动。这里，“光纤传感器40与上升部25 —起运动”指的是光纤传感器40和上升部25机械地形成为一体，以一起运动，或者由不同的驱动单元驱动，但光纤传感器40和上升部25以相同的速度运动，如图4A和图4B所示。
[0054]图4A和图4B示出了安装有吸嘴32的选择的芯轴31a，其中，选择的芯轴31a通过图2的上升部25运动(例如，选择的芯轴31a下降)。图4A示出了芯轴31a处于初始位置。图4B示出了多个芯轴31a中的选择的芯轴31a通过图2的上升部25下降。此外，选择的芯轴31a通过有两个螺旋弹簧形成的弹性体33 (参照图2)被持续地偏压到如图4A所示的初始位置。
[0055]图5是安装在多个芯轴31中的每个的下端的吸嘴32的截面的放大透视图。图6是示意性地示出当吸嘴32接触部件60(图7)时光纤传感器40接收的光量变化的曲线图。
[0056]发光单元41和光接收单元42与光纤或透镜40a —起组装在同一轴线上来形成光纤传感器40，光纤传感器40是已知的。在示例性实施例中，如图2所示，光纤传感器40相对于竖直方向Z倾斜或偏斜地设置在吸嘴32的上方，其中，吸嘴32安装在多个芯轴31中的每个的下端。在示例性实施例中，螺旋弹簧34 (或弹性构件)设置在吸嘴32和多个芯轴31的每个之间。光纤传感器40的发光单元41朝向吸嘴32的反射表面32a发射光P。从发光单元41发射的光P被吸嘴32的反射表面32a反射并由光纤传感器40的光接收单元42接收。
[0057]这里，如上所述，吸嘴32通过螺旋弹簧34安装在多个芯轴31中的每个的下端。这里，如果安装在芯轴31的下端的吸嘴32由于选择的芯轴31的竖直运动而接触芯轴31，那么螺旋弹簧34被压缩，并且吸嘴32相对于芯轴31的位置改变。详细地讲，吸嘴32朝向芯轴31的下端相对地运动。
[0058]“吸嘴32的接触”指的是力施加到吸嘴32的下部。这种情况包括在拾取部件的过程中吸嘴32向下运动，然后吸嘴32的下部接触部件的上表面的情况，以及在安装部件的过程中由吸嘴32的下部吸附的部件接触基板的上表面的情况。
[0059]在吸嘴32朝向芯轴31运动并接触芯轴31之前，从光纤传感器40的发光单元41发射的光P通过图2的透镜40a聚焦在反射表面32a上。因此，如果吸嘴32朝着芯轴31运动并接触芯轴31，则吸嘴32相对于芯轴31的位置改变，并且从反射表面32a反射的反射光的量可改变(即，减少)，并且由光纤传感器40的光接收单元42接收的接收光的量也改变(即，减少)，如图6所示。在示例性实施例中，接收的光的量的减少由光纤传感器40的传感器单元43感测。
[0060]另外，传感器单元43持续地测量接收的光量，并且，当接收的光量被确定为低于或等于阈值A(如图6所示)时，传感器单元43确定吸嘴32接触芯轴31并产生接触感测信号。
[0061]图7示出了设置图1的部件吸持头组件中的阈值A的方法。
[0062]现在将参照图7描述根据示例性实施例的设置部件吸持头组件10中的阈值A的方法。另外，图7示出了将部件60安装在基板70上的过程，而设置阈值A的方法与用于拾取部件60的过程相同。
[0063]如图7所示，吸嘴32的Z方向(即，竖直方向)下降操作(或Z轴下降)在时间A处开始。在Z轴下降操作的初始步骤中，吸嘴32同时执行图3中描述的T方向旋转操作(或T轴旋转)以及R方向旋转操作(或R轴旋转)，并使其下降。
[0064]在将要被感测的吸嘴32接触部件之前，光纤传感器40的传感器单元43基于在T轴旋转和R轴旋转完成(图7的时间B处)后立即测量的实际接收的光量来自动设置阈值A，并基于阈值A确定吸嘴32是否接触部件。在图7的示例中，接收的光量在时间C处低于或等于阈值A，因此，传感器单元43确定在时间C处吸嘴32接触部件。在吸嘴32的安装(拾取)部件的每个操作中重复设置阈值A，并且在每种情况(例如，在每个下降操作中)更新阈值A。
[0065]如果在时间B处，接收的光量超出允许的范围，则光纤传感器40确定吸嘴32中发生光学异常并产生异常信号。如果控制Z伺服电机23的控制器50 (图2的上升控制单元)接收到该异常信号，则即使吸嘴到达目标接触位置，控制器50无论是否接收到接触感测信号，都控制Z伺服电机使具有吸嘴32的选择的芯轴31a沿着上升方向运动。
[0066]这里，目标接触位置是基于表面安装装置的装置配置数据、关于基板和部件的高度数据等设置的，并相对于控制器50预先给出。控制器50控制Z伺服电机23来控制吸嘴32的下降(具有下降曲线(例如，如7中示出的Z轴速度曲线))，以将其朝向目标接触位置引导。
[0067]在示例性实施例中，控制器50(或Z伺服电机23)使用接触感测信号的接收作为触发，如图7中所示，并且考虑部件60上的必须的压力的量，停止吸嘴32的下降。然而，如果控制器50接收到指示光纤传感器40的光学异常的异常信号，则不会获得精确的接触感测信号。因此，控制器50 (或Z伺服电机23)无论是否接收到接触感测信号都使具有吸嘴32的选择的芯轴31a沿着上升方向运动，即使吸嘴32到达了目标接触位置。因此，可以防止吸嘴32下降过多。
[0068]部件吸持头组件10的控制程序可控制确定吸嘴32是否存在光学异常的定时以及结束T轴旋转和R轴旋转的定时，以设置阈值A。例如，在实践中，可基于能够使吸嘴32上升的Z伺服电机23的编码器值来确定图7的时间B的确定(时间B的定时)。
[0069]控制器50可基于在T轴旋转和R轴旋转结束后实际测量的接收的光量来确定吸嘴32内是否发生光学异常，以精确地感测吸嘴32的光学异常。换句话说，如果杂质附着到吸嘴32的反射表面的32a的T方向圆周的部分，则杂质影响根据吸嘴32的T方向位置接收的光量。因此，控制器50可在吸嘴32接触部件60之前在与吸嘴32接触部件时吸嘴32到达的最终位置相同的位置处测量接收的光量，以精确地感测吸嘴32的光学异常。
[0070]控制器50可基于在结束T轴旋转和R轴旋转后实际测量的接收的光量来设置阈值，以在作为将被感测的目标的每个吸嘴32中设置最佳阈值A。换句话说，如果完成了 T轴旋转和R轴旋转，则吸嘴32的旋转方向的位置变为与吸嘴32接触部件时到达的最终位置相同。基于在吸嘴32接触部件之前当吸嘴32的位置与最终位置相同时测量的接收的光量来设置阈值A。因此，阈值A最好为利用接收的光量的减少来感测接触的确定参考值。另夕卜， 如上所述，控制器50通过利用在每个吸嘴32中设置的阈值A来确定吸嘴32是否接触部件。因此，虽然在吸嘴32接触部件之前，测量的接收的光量根据吸嘴32的形状或状态的差异等而改变，但阈值A被实时地设置，从而改进了光纤传感器40的接触感测功能的鲁棒性能。
[0071]虽然在吸嘴32接触部件之前，测量的接收的光量由于随时间流逝粘附在吸嘴32上的杂质等而降低，但无论何时使用吸嘴32，都根据测量的接收的光量来设置精确的阈值A0也就是说，在操作期间，实时地设置阈值A。因此，可改善鲁棒性能，吸嘴32的有效期可延长。如果阈值A为固定值，则在吸嘴32接触部件之前测量的接收的光量降低，会发生上述问题。因此，吸嘴32会在初始阶段被新的吸嘴替代。在上述结构中，包括部件吸持头组件10的部件安装装置通过安装在芯轴31的下端的吸嘴32从部件供应单元吸附并拾取部件，以将部件传送到印刷板上，并将部件安装在印刷板的预设位置。当吸附并安装部件时，光纤传感器40的传感器单元43基于根据上述方法在每个吸嘴32中设置的阈值A来确定吸嘴32是否接触部件。如果感测到吸嘴32的接触，则传感器单元43产生接触感测信号。接触感测信号被发送到图2的控制器50 (或控制单元)。如果控制器50接收到接触感测信号，则控制器50使能够使上升部25下降的Z伺服电机23停止。结果，吸嘴32的下降冲程被精确地控制，以使吸嘴32能够精确地接触部件。
[0072]在上述示例性实施例中，光纤传感器40的传感器单元43与控制器50分开安装，但传感器单元43的功能可以集成到控制器50中。另外，除了光纤传感器40之外，反射光学传感器可用作接触检测传感器。另外，示例性实施例可采用旋转头类型部件吸持头，即，不具备R方向旋转操作的部件吸持头。在这种情况下，在结束T轴旋转之后，执行吸嘴32的光学异常的感测和阈值A的设置。
[0073]在根据如上所述的示例性实施例的部件安装装置的部件吸持头组件中，作为接触感测的标准的接收的光量的阈值是基于在要被感测的吸嘴接触部件之前精确地测量的接收的光量而设置的。另外，在结束T方向旋转操作和R方向旋转操作之后，执行设置阈值所使用的接收的光量的测量。换句话说，在吸嘴接触部件之前在吸嘴接触部件时到达的最终位置相同的位置上执行阈值的设置。
[0074]因此，可改善接触检测传感器的接触感测功能的鲁棒性能。另外，还可精确地控制吸持部件的吸嘴的上升和下降冲程。
[0075]虽然上面已经具体示出和描述了示例性实施例，当本领域普通技术人员将理解的是，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，可在此对示例性实施例做出形式上和细节上的改变。
【主权项】
1.一种部件安装装置的部件吸持头组件，包括: 旋转头； 芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动； 吸嘴，设置在芯轴的第一端部； 上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动； 接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号， 其中，所述接触检测传感器包括: 发光单元，被构造为朝向吸嘴的外反射表面发射光； 光接收单元，被构造为接收从所述外反射表面反射的反射光； 传感器单元，被构造为测量接收的反射光的量，并响应于接收的反射光的量下降到低于或等于阈值来产生接触感测信号， 其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前由光接收单元接收的反射光的量来设置阈值。2.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为:在上升部每次使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。3.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围来产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作完成之后测量的。4.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述芯轴包括多个芯轴，所述多个芯轴沿着旋转头的圆周方向设置，并被构造为相对于旋转头的中心轴沿着第三方向R旋转， 其中，所述接触检测传感器被构造为基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。5.如权利要求4所述的部件吸持头组件，所述接触感测传感器被构造为:在上升部使吸嘴运动以接触部件或每次使由吸嘴吸持的部件运动以接触基板时，基于在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前接收的反射光的量来设置阈值。6.如权利要求4所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为响应于接收的反射光的量超出预设范围而产生异常信号，并被构造为响应于处于预设范围内的接收的反射光的量来设置阈值，所述接收的反射光的量是在芯轴的T方向旋转操作和R方向旋转操作完成之后在吸嘴接触部件之前测量的。7.如权利要求3所述的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件还包括: 上升控制器，被构造为控制上升部的运动，以控制吸嘴的相应运动， 其中，所述上升控制器被构造为利用引导吸嘴朝向预设目标接触位置的运动曲线来控制吸嘴的运动，以及 上升控制器被构造为:响应于上升控制器接收到异常信号，即使吸嘴到达目标接触位置，无论是否接收到接触感测信号，都控制吸嘴沿着远离部件的方向运动。8.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为:基于在沿着所述外反射表面的圆周方向的测量位置处测量的接收的反射光的量来设置阈值，所述测量位置与当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置相对应。9.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器固定地安装到所述上升部。10.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为沿着与第二方向交叉的方向朝向吸嘴的外反射表面发光。11.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，在吸嘴和芯轴之间设置有弹性体。12.如权利要求1所述的部件吸持头组件，其中，所述接触检测传感器被构造为基于在当吸嘴接触部件时沿着由接触检测传感器感测的外反射表面的圆周方向的最终位置处由光接收单元接收的反射光的量与阈值之间的比较来确定吸嘴是否接触部件。
【专利摘要】提供一种部件安装装置的部件吸持头组件，所述部件吸持头组件包括：旋转头；芯轴，被构造为相对于芯轴的中心轴沿着第一方向T旋转，并被构造为沿着与芯轴的中心轴的延伸方向大体上平行的第二方向Z运动；吸嘴，设置在芯轴的第一端部；上升部，被构造为使芯轴沿着第二方向Z运动；接触检测传感器，被构造为感测吸嘴接触部件或者被吸嘴吸持的部件接触基板，并被构造为根据所述感测产生接触感测信号。
【IPC分类】H05K13/04
【公开号】CN105491870
【申请号】CN201510646787
【发明人】则行正贵, 堤卓也, 谷崎昌裕, 北田进, 杉尾修, 是枝秀昌, 藤原哲夫
【申请人】韩华泰科株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月8日
【公告号】US20160096277
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