专利名称：用来安装电子元件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装电子元件的方法、和一种实现该方法的元件安装设备。更具体地说，本发明涉及一种安装电子元件的方法，其中像例如集成电路、二极管、电容器、或电阻器之类的电子元件被自动安装。本发明也涉及一种实现该方法的元件安装设备。
背景技术：
元件安装设备在用来把元件安装到一块印刷电路板(PCB)上的元件安装和组装设备中是最重要的。它们从元件供给设备接收各种种类的电子元件，把它们输送到PCB的安装位置，及把它们安装到PCB上。
一般地说，元件安装设备包括用来把PCB引导到一个预定位置的一个床身及X和Y轴移动机构；一个元件供给单元，用来支撑要安装在PCB上的各种种类的电子元件；及一个头部单元，用来吸附或移开元件。头部单元被竖直地移动，以便把由元件供给单元支撑的电子元件安装到PCB上。
最近，多个吸嘴主轴被设置到元件安装装置上。吸嘴主轴按行布置在一个头部组件中以便串联或并联地吸附多个电子元件，平行地把所吸附的多个电子元件移动到一个输送机，及把移动到输送机的电子元件串联或并联地安装到PCB上，由此提高安装元件的效率。
然而，在这些元件安装装置中，按行设置在元件安装装置上的吸嘴主轴的尺寸随其数量而增大，由此头部组件的整个尺寸增大。因此，应该限制在头部组件中设置的吸嘴主轴的数量。
如在日本未审查专利申请公报No.2003-273582中公开的那样，为了解决这个问题，三个旋转器型头部组件11按行布置在提供给元件安装设备的一个头部单元10处，如图1和图2中所示。提供在每个头部组件11中的每个吸嘴主轴40沿离开一个花键轴35的中心的同一圆周彼此分开地布置(见图2)，并且一个吸嘴42联接到每个吸嘴主轴40的下侧。这些头部组件11被固定到一个头部机架12上。
在每个头部组件11中提供的吸嘴主轴40由一个吸嘴选择机构70选择成降下，并且由一个吸嘴升降机构80降下。而且，每个吸嘴主轴40由一个吸嘴转动机构60转动。就是说，联接到花键轴35上的吸嘴主轴40被转动，这是因为花键轴35由吸嘴转动机构60转动。
参照图2将详细地描述在具有这样一种结构的元件安装设备中提供的头部组件11。一个头部组件11设有沿绕花键轴35的同一圆周安装的多个吸嘴主轴40。
吸嘴保持器50联接到花键轴35上，并且吸嘴主轴40沿绕吸嘴保持器50的花键轴35的同一圆周布置，并且能竖直地移动。
吸嘴主轴40被设置成允许它们升高或降下。花键轴35通过驱动包括一个用来转动吸嘴的电机的吸嘴转动机构60而被转动，由此联接到花键轴35上的吸嘴主轴40和保持器50被转动。
一个吸嘴选择机构70和一个吸嘴升降机构80设置在头部组件11中，以分别地把吸嘴主轴40选择成降下。吸嘴选择机构70包括一个压缩空气供给单元71和一个吸嘴选择阀72，并且把压缩空气注入到一个与选择成降下的吸嘴主轴40相对应的加压空气供给单元32中。在这种情况下，加压空气供给单元32联接到头部组件11上，并且是布置在吸嘴保持器50的上侧处的一个气缸体30内的一个空间，及连接到每个吸嘴主轴40上。
因此，当正压空气被注入到在选择成降下的吸嘴主轴40的上侧处布置的加压空气供给单元中时，一个形成在加压供给单元内的活塞52和一个联接到活塞下侧的活塞杆53降下。因此，活塞杆53的下端部53a、联接到活塞杆53的下端部53a上的吸嘴主轴的上端部40a、及一个带槽螺母85的操作的一个上表面85a在同一高度，使活塞杆53、吸嘴主轴40、及带槽螺母85成为一件。带槽螺母85联接到具有一个凸轮随动件84、一个偏心凸轮82、及一个驱动电机81的吸嘴升降机构80上，并且竖直地平移，由此连接到带槽螺母85上的吸嘴主轴40降下。
真空吸附机构90被提供成吸附电子元件。真空吸附机构90借助于提供在吸嘴保持器40的外侧上的吸附阀92，向吸嘴主轴40分别提供来自外部的负压空气和来自一个负压空气供给单元91的负压空气，从而吸嘴主轴40分别吸附电子元件。旋转器类型的头部单元具有较小尺寸，但能安装多个电子元件。
具有这样一种结构的用来安装元件的一种传统头部组件11设有吸嘴升降机构80，以降下吸嘴主轴40。吸嘴升降机构80包括一个偏心凸轮82、一个凸轮随动件84、及一个带槽螺母85。因而，其升降机构复杂，其重量重，及它占用较多空间。因此，吸嘴升降机构应付各种工作环境和使头部组件模块化比较困难。
而且，在传统元件安装设备中，当在组装期间输送机没有被准确地放置时或者当PCB被定位时PCB没有平行于输送机被放置时，出现位置差别。然而，在日本未审查专利申请公报No.2003-371456中公开的元件安装设备中，当花键轴35转动时吸嘴主轴40转动，从而有可能补偿对于电子元件或PCB的特定安装位置的差别。
然而，当把电子元件安装在PCB上时，当转动吸嘴主轴40以便补偿差别时，安装到吸嘴主轴40下侧上的电子元件也被转动，因此电子元件转动到与PCB的特定安装位置成一定角度，并因此不能放置在正确位置中。
这样一个问题也出现在其中两个或多个头部单元提供给元件安装设备的情况下。就是说，在其中一个头部单元的Y轴位置是与一个头部单元的Y轴位置相对应的PCB的位置相同以便补偿差别的情况下，其它头部单元的Y轴位置与同其它头部单元的Y轴位置相对应的PCB的位置不同。因此，不可能把电子元件安装到PCB上，这是因为在“提供到元件安装设备”上的两个或多个头部单元中的吸嘴同时降下。
发明内容
本发明的各种实施例提供一种安装电子元件的方法和一种采用该方法的元件安装设备。在该方法中，多个吸嘴主轴具有一种旋转器形状，并且能够以高速吸附或安装多个电子元件。
在一个实施例中，本发明也提供一种安装电子元件的方法，其中提供在一个头部组件中的多个吸嘴主轴同时降下，并且吸附元件。头部组件也能够依据到达元件供给单元的电子元件的位置状态和由输送机单元输送的PCB的位置状态，把电子元件吸附或安装在准确位置中。本发明也提供一种采用该方法的元件安装设备。
在一个实施例中，本发明还提供一种具有减小总重量和以高速操作的元件安装设备。用来降下吸嘴主轴的一个吸嘴升降机构具有一种简单的结构，并且使用较小数量的零件，及设有具有适于模块化的结构的头部组件。
根据本发明的一个实施例，提供有一种安装电子元件的方法，该方法包括转动至少一个转动壳体，并由此依据到达一个元件供给单元的电子元件的位置校正每个吸嘴主轴的位置；通过降下至少一个吸嘴主轴从元件供给单元吸附电子元件；转动至少一个转动壳体并且至少使其中吸附电子元件的吸嘴主轴独立地转动，并依据PCB的倾斜角度校正吸附到每个吸嘴主轴中的电子元件的位置；把吸附的电子元件移动到PCB；及把吸附的电子元件安装到PCB上。
在一个头部组件中绕转动壳体彼此相对布置的吸嘴主轴之间的间隙可以是在相邻元件供给单元的中心之间的间隙的一倍或多倍。吸附电子元件的操作可以包括同时降下在一个头部组件中的多个吸嘴主轴的操作。
根据本发明的另一个实施例，提供有一种元件安装设备，该元件安装设备用来吸附到达一个元件供给单元的电子元件；把它们移动到一个水平移动机构；及把它们安装在PCB上。在一个实施例中，元件安装设备包括布置成彼此相平行的多个头部组件。
一个头部组件可以包括一个转动壳体、多个吸嘴主轴、一个壳体转动机构、及一个吸嘴转动机构。
转动壳体可以安装到在水平移动机构中安装的一个本体上。转动壳体可旋转地安装到本体上，转动壳体可以包括穿过其的多个主轴壳体孔，所述孔绕中心轴线以离其一个径向距离准确地隔开。吸嘴主轴可以布置在竖直孔中，多个主轴的每一个主轴包括一个用来拾取电子元件的吸嘴。壳体转动机构可以使转动壳体转动。吸嘴转动机构可以使吸嘴主轴同时转动。
通过参照附图详细描述本发明的典型实施例，本发明的以上和其它特征和优点将变得更明白，在附图中图1是示意图，表明包括一种传统元件安装设备的头部单元；图2是剖视图，表明提供给在图1中表示的元件安装设备的一种头部组件；图3是俯视图，表明采用根据本发明一个实施例的一种安装电子元件的方法的一种元件安装设备；图4是方块图，表明根据本发明一个实施例的一种安装电子元件的方法的操作；图5是俯视图，表明提供给图4中表示的每个头部组件的吸嘴主轴的一种布置状态；图6是俯视图，表明图5的吸嘴主轴处于对于不同尺寸的电子元件的吸附状态下；图7是方块图，表明在图4的操作S10的一个实施例中包括的操作；图8A和8B是俯视图，表明在图7中表示的操作下的吸嘴主轴的操作；图9是方块图，表明在图4的操作S30的一个实施例中包括的操作；图10A至10C是俯视图，表明在图9中表示的操作下的吸嘴主轴的操作；图11是立体图，表明提供给根据本发明一个实施例的元件安装设备的头部组件；图12是立体图，表明在图11中表示的一个壳体转动机构；图13是立体图，表明在图11中表示的吸嘴转动机构的一个实施例；图14是立体图，表明在图11中表示的吸嘴转动机构的一个实施例；及图15是立体图，表明在图11中表示的一个吸嘴升降机构。
具体实施例方式
图3是俯视图，表明采用根据本发明一个实施例的一种安装电子元件的方法的一种元件安装设备。元件安装设备是一种用来吸附设置在一个元件供给单元上的电子元件、把它们移动到一个水平移动机构、及把它们安装到在一个PCB上的装置。
如图3中所示，元件安装设备100包括多个头部组件201、一个元件供给单元102、一个输送机单元106、及一个水平移动机构103。一个床身101可以包括用来供给电子元件的元件供给单元102、和用来在X轴方向上输送PCB B的输送机单元106。
水平移动机构103联接到床身101上。水平移动机构103完成在水平方向上把多个头部组件201从元件供给单元102的元件吸附位置移动到PCB B的功能。
水平移动机构103一般包括一个用来在X轴方向上水平地移动多个头部组件201的X轴方向移动机构104、和一个用来在Y轴方向上水平地移动头部组件201的Y轴移动机构105。
头部组件201联接到X轴移动机构104上，以沿X轴移动机构104水平地移动。在一个实施例中，X轴移动机构104的两个端部为了水平移动被安装到与X轴移动机构104相垂直的Y轴移动机构105上。
因此，当X轴移动机构104沿Y轴移动机构105移动时，安装到X轴移动机构104上的头部组件201在Y轴方向上水平移动。头部组件201也沿X轴移动机构104在X轴方向上水平移动。
多个吸嘴主轴240绕圆周布置在每个头部组件201中。多个头部组件201分别联接到一个头部机架108上，并且提供在头部组件201中的多个吸嘴主轴240从元件供给单元102吸附电子元件，并且把它们安装到布置在输送机单元106上的PCB B上。
在一个实施例中，一个第一摄影单元191可以布置在元件供给单元102与输送机单元106之间。第一摄影单元191摄影从元件供给单元102吸附到吸嘴主轴240上的电子元件，检查电子元件的状态，及向头部组件201发信号以依据PCB B的倾斜角度β1校正电子元件的位置。在图3中表示的实施例中，第一摄影单元191设置到床身101上，但第一摄影单元191的位置不限于床身101。
一个第二摄影单元(未表示)可以设置到头部组件201上。在一个实施例中，第二摄影单元106摄影由一个输送机单元输送的PCB的一个准标、和布置在元件供给单元102处的电子元件的拾取点，并且实现获得关于电子元件或PCB B的位置信息的功能。第二摄影单元可以实现第一摄影单元191的功能。一个用来把所吸附电子元件的图像施加到第二摄影单元上的反射镜单元可以设置到头部组件201上。
头部组件201设有一个用于一个壳体转动机构的转动壳体230，以使它转动。多个主轴壳体孔沿绕中心部分O的同一圆周形成在转动壳体230中。吸嘴主轴240被插入在主轴壳体孔中。吸嘴主轴240能上升、降下、及绕其自己的轴线旋转。吸嘴主轴240可以与壳体230的转动互锁并因此与其一起转动，或者可以独立地转动。
在一个实施例中，一种根据本发明在具有这样一种结构的元件安装设备中采用的安装电子元件的方法，如图4中所示，包括操作S10，在吸附电子元件之前校正吸嘴主轴的位置；操作S20，吸附电子元件；操作S30，依据PCB的位置校正所吸附的电子元件的位置；操作S40，把头部组件移动到PCB；及操作S50，把电子元件安装到PCB上。
在吸附电子元件之前校正吸嘴主轴240的位置的操作S10包括，依据到达元件供给单元102的电子元件的倾斜角度α1，通过转动至少一个转动壳体230，校正与转动壳体230相关地转动的每个吸嘴主轴240的位置。
在一个实施例中，如图5中所示，优选的是，在一个头部组件201中绕转动壳体的中心部分O彼此相对布置的吸嘴主轴240之间的间隙K1，成为在相邻特定吸附位置之间的距离的一倍或多倍。换句话说，绕转动壳体的中心部分O彼此相对布置并且同时降下且吸附元件的吸嘴主轴240，应该至少分离开在元件供给单元102的中心之间的间隙P的距离。
就是说，当在绕转动壳体的中心O彼此相对布置的两个吸嘴主轴之间的间隙K1与在同两个吸嘴主轴相对应的元件供给单元102的中心之间的间隙P相同，或者是P的两倍或三倍时，两个吸嘴主轴240能同时吸附多个电子元件C，因而减小用来吸附电子元件的时间。
而且，在两个吸嘴主轴240同时吸附元件C之后，转动壳体230转过一个固定角度θ，因为转动壳体230能转动并且每个吸嘴主轴240位于离中心部分O的相同半径上。其次，两个吸嘴主轴240能重复吸附元件C的过程，因为它们位于元件供给单元102上，因而减小用来吸附元件的时间。
在设置到一个转动壳体230上并且彼此相邻定位的吸嘴主轴240之间的间隙可以相同，由此转动壳体230的转动角度可以变得恒定。例如，如图5中所示，如果八个吸嘴主轴布置在一个头部组件中，则它们一转动45°就能吸附电子元件。
而且，在操作S10中，因为至少一个头部组件201沿X轴被移动，所以在设置到彼此相邻且排成一行的头部组件201上的吸嘴主轴240之间的间隙K2，可以是在相邻元件供给单元的中心之间的间隙P的一倍或多倍。因此，多个头部组件201能更迅速地吸附元件，因为它们能同时吸附元件。
在一个实施例中，X轴移动机构能够布置成倾斜一点，因为使元件安装设备的X轴移动机构104的两个端部(见图3)彼此独立地由Y轴移动机构105(见图3)驱动。安装到X轴移动机构上的头部组件201依据元件供给单元的倾斜角度被倾斜。因而，头部组件201同时吸附与不同头部组件201的吸嘴主轴240相对应的电子元件。
另一方面，如图6中所示，转动壳体230通过在每个头部组件201中以不同速度转动，可以在设置到一个分离头部分组件201上的吸嘴主轴中同时吸附不同尺寸的电子元件C1、C2。就是说，提供在不同头部组件201中的吸嘴主轴240能同时吸附不同尺寸的电子元件C1、C2，因为在第一头部组件201a中，转动壳体230转过45°(θ)，由此在八个吸嘴主轴处吸附电子元件，然而，在第二头部组件201b中，转动壳体230转过90°(2θ)，由此在彼此不相邻的四个吸嘴主轴240处吸附电子元件。
在一个实施例中，如图7中所示，校正吸嘴主轴的位置的操作S10包括通过摄影到达元件供给单元就是说一个特定吸附位置的多个电子元件C确认电子元件C的倾斜角度α1的操作S11、和依据电子元件C的倾斜角度α1转动至少一个转动壳体的操作S12。
校正吸嘴主轴的位置的操作S10，例如如图8A和8B中所示，包括在头部组件201上向元件供给单元102和设置到头部组件201上的摄影电子元件的拾取点Pm的第二摄影单元(未表示)移动。因此，有可能感测到在与摄影图像相邻的电子元件的拾取点Pm之间的角度α1。吸嘴主轴240通过使转动壳体230转过一个固定角度α2被转动，由此每个吸嘴主轴240位于与吸嘴主轴240相对应的拾取点Pm处。
就是说，如图8A中所示，到达元件供给单元102并且等待吸附的电子元件C应该平行于X轴布置。然而，在元件供给单元102中可能出现安装误差。结果，在摄影到达元件供给单元的多个电子元件的操作S11期间，当摄影电子元件和分析图像时，元件供给单元102可能相对于X轴倾斜一个固定角度α1。因此，待吸附的电子元件C也可能倾斜一个固定角度α1。
因此，根据本发明的一种安装电子元件的方法包括使至少一个转动壳体转动以便吸附具有这样一个倾斜角度α1的电子元件C的操作S12。就是说，如图8B中所示，绕转动壳体的中心部分O彼此相对布置的吸嘴主轴240的角度α2也应该依据电子元件的倾斜角度α1被改变。在本发明的一个实施例中，计划吸附的吸嘴主轴240的每一个，依据电子元件的倾斜角度α1通过使转动壳体230绕其中心部分O转动并因此也使吸嘴主轴240转动而被布置。此后，设置到多个头部组件201上的吸嘴主轴240能降下，并且能同时吸附电子元件。
另一方面，如图9中所示，依据PCB B的倾斜角度β1的校正吸附到吸嘴主轴240上的电子元件C的位置的操作S30包括操作S31，感测PCB的规定安装位置的倾斜角度；操作S32，感测吸附到吸嘴主轴240上的电子元件的位置；及操作S33，依据规定的安装位置通过使吸嘴主轴240独立地与至少一个转动壳体230的转动同时转动而校正电子元件C的位置。
在一个实施例中，如图10A至10C中所示，感测规定安装位置的倾斜角度的操作S31包括用联接到一个头部组件201上的第二摄影单元摄影PCB B的一个准标F。而且，感测吸附到吸嘴主轴上的电子元件的位置的操作S32包括由联接到床身上的第一摄影单元191(见图3)摄影吸附到吸嘴主轴上的电子元件的下侧。
明确地说，如图10A中所示，输送机单元106一般布置成与X轴相平行，并因而PCB B被输送成与X轴相平行。然而，由于当PCB安装在输送机单元106上时的安装误差或者由于当它到达在输送机单元106中的PCB B处时的到达误差，PCB B可能相对于X轴倾斜一个固定角度β1。
因此，吸附电子元件C的头部组件201移动到PCB B，并且经历摄影PCB的准标F和感测PCB B的倾斜角度β1的操作S31。在这种情况下，为了解释方便，认为电子元件C设有连接到PCB上的引线CL，并且引线CL被布置成与X轴相平行。
此后，在依据水平移动机构103的移动，头部组件201移离第一摄影单元191(见图3)，并且第一摄影单元摄影吸附到吸嘴主轴240上的电子元件C的下侧之后，进行感测电子元件的位置的操作S32。
因而，在把PCB B的倾斜角度β1与所吸附电子元件的位置相比较之后，进行依据PCB B的位置校正电子元件C的位置的操作S33，并且使吸嘴主轴240与至少一个转动壳体230的转动同时独立地转动。
在一个实施例中，如图10B中所示，可以依据PCB B的倾斜角度β1通过绕中心部分O使转动壳体230转动而把吸嘴主轴240转过一个固定角度β2来校正电子元件C的位置。然而，吸附到吸嘴主轴240上的电子元件的引线CL通过吸嘴主轴240转动而转过一个固定角度β2。结果，引线CL没有定位成与X轴相平行。
因此，如图10C中所示，吸嘴主轴240本身被转动，以校正电子元件C的转动角度。因而，电子元件的引线CL被转动成与X轴相平行。所以，可以依据PCB B的倾斜角度β1准确地校正吸附所要求的电子元件C的位置。
而且，可以同时把电子元件C安装在两个或多个PCB B上。就是说，如图10A至10C中所示，可以通过布置(在第一PCB Ba的正确安装位置中)在第一头部组件201a中吸附安装所要求的电子元件C的第一吸嘴主轴240a、和通过转动第一吸嘴主轴240a和用来安装电子元件的第二头部组件201b的第二吸嘴主轴240b，将电子元件C布置在第二PCB Bb的一个安装位置处。
在一个实施例中，转动壳体230的转动由布置在壳体转动单元的一个端部处的一个壳体主动齿轮的转动引起。壳体主动齿轮的转动可以取决于壳体转动单元和一个壳体从动齿轮的驱动，该壳体从动齿轮被安装到转动壳体230上，并且连接到壳体主动齿轮上且与其转动互锁。
吸嘴主轴240的转动响应吸嘴转动单元由吸嘴主动齿轮的转动引起，吸嘴主动齿轮连接到吸嘴转动单元上。吸嘴主动齿轮布置在转动壳体的中心部分中，并且多个吸嘴从动齿轮绕吸嘴主轴240的圆周联接且与吸嘴主动齿轮相啮合。
否则，依据吸嘴转动单元的驱动，吸嘴主轴240的转动可以依赖于连接到吸嘴转动单元上的吸嘴主动齿轮、联接到吸嘴主轴的圆周上的吸嘴从动齿轮、及一个空心圆筒形齿圈的转动，该齿圈为对于转动壳体的相对转动而被安装。在一个实施例中，齿圈具有一个外圆周表面，其中形成一个外侧齿轮以连接到吸嘴主动齿轮上；和一个内圆周表面，其中形成一个内侧齿轮以连接到每个吸嘴从动齿轮上。
在本发明的另一个实施例中，如图11中所示，多个头部组件201设置到采用一种安装电子元件的方法的元件安装设备100上。如图11中所示，一个头部组件201包括本体210、转动壳体230、吸嘴主轴240。本体210依据X轴移动机构104和Y轴移动机构105的移动水平地移动，并且大体联接到X轴移动机构104上。转动壳体230以允许它转动的方式联接到本体210上，如图3中所示。
主轴壳体孔232绕围绕转动壳体230的中心部分的同一圆周以预定间隙形成，并且吸嘴主轴240装在每个主轴壳体孔232内。优选的是，一个主轴返程弹簧245形成在吸嘴主轴240外或内。只有当把一个比主轴返程弹簧245的弹性力大的力沿吸嘴主轴240下侧的方向上施加到吸嘴主轴240上时，吸嘴主轴240才降下。当除去比主轴返程弹簧245的弹性力大的力时，降下的吸嘴主轴240返回到备用位置。
吸嘴主轴240的内部具有空心圆筒的形状。空气通道形成在其空心圆筒处，并且用来吸附电子元件C的吸嘴242联接到其下部上。吸嘴随着负压供给到内部同时降下，拾取元件供给单元102的电子元件C(见图3)，及然后上升和水平地移动。此后，通过供给到内部的正压，吸嘴再次降下并且把电子元件安装到PCB B上(见图3)。
吸嘴主轴240的空气通道连接到一个负压空气供给单元和一个正压空气供给单元上。负压空气供给单元把负压空气供给到吸嘴主轴240的空气通道中，从而吸嘴242吸附电子元件C。正压空气供给单元把正压空气供给到吸嘴主轴240的空气通道中，以便把电子元件C安装到在吸嘴242中的PCB B上。在一个实施例中，一个电磁阀215能分别把正压空气和负压空气供给到吸嘴主轴240的空气通道中。阀和在吸嘴242内的空气通道可以通过一根空气输送管217彼此连接。
根据本发明的元件安装设备100具有一种结构，其中吸嘴主轴240能通过本身转动，并且吸嘴主轴240能通过转动壳体230的转动而转动。因此，在本发明中，提供一个壳体转动机构250以便使转动壳体230转动，并且提供一个吸嘴转动机构260以便使吸嘴主轴240本身转动。
用来使转动壳体230转动的壳体转动机构250包括一个壳体转动驱动单元252和一个壳体转动输送单元253。安装到本体210上的壳体转动驱动单元252一般是一台伺服电机，并且通过驱动所述壳体转动输送单元253使转动壳体230转动。壳体转动输送单元253可以包括例如多个齿轮组件，或装有一根皮带或一根链。
在一个实施例中，参照图11和12，壳体转动输送单元253是一个包括多个齿轮的齿轮组件，并且壳体转动输送单元253可以装有一个壳体主动齿轮254和一个壳体从动齿轮258。
壳体主动齿轮254形成在壳体转动驱动单元252的一个端部处，并且与壳体转动驱动单元252的转动互锁。在一个实施例中，壳体主动齿轮254绕一根花键轴256的圆周表面联接，并且花键轴256可以通过一个联接装置255连接到壳体转动驱动单元252上。
壳体从动齿轮258联接到转动壳体230上，并且与壳体主动齿轮254机械耦合。壳体从动齿轮258转动。在一个实施例中，壳体从动齿轮258可以绕转动壳体230的圆周表面布置。
在一个实施例中，至少一个连接齿轮(未表示)可以布置在壳体主动齿轮254与壳体从动齿轮258之间。连接齿轮布置成依据头部组件201的形状与一个或多个壳体从动齿轮258相啮合，并且完成使头部组件201的尺寸最小和连接在壳体主动齿轮254与壳体从动齿轮258之间的功能。
在一个实施例中，优选的是，连接齿轮或壳体从动齿轮258是一个无齿隙齿轮，并且至少一个轴承布置在转动壳体230与本体210之间，以支撑转动壳体230的平稳转动。
具有这样一种结构的壳体转动机构250的作用如下。当壳体转动驱动单元252驱动时，布置在壳体转动驱动单元252的一个端部处的壳体主动齿轮254转动，由此与壳体主动齿轮254相啮合的壳体从动齿轮258转动。转动壳体230转动，因为壳体从动齿轮258联接到转动壳体230的圆周上。
另一方面，如上所述，吸嘴主轴240本身可能需要转动，以便依据PCB的倾斜角度β1把电子元件安装在一个正确位置。为此，本发明包括一个吸嘴转动机构260。
明确地说，如图13中所示，吸嘴转动机构260包括吸嘴转动单元262、吸嘴主动齿轮264、及吸嘴从动齿轮268。联接到本体上的吸嘴转动单元262一般是一个伺服电机，并且连接到吸嘴主动齿轮264上。在一个实施例中，吸嘴主动齿轮264形成在吸嘴转动单元262的一个端部处，并且与吸嘴转动单元262的转动互锁。吸嘴主动齿轮264联接到花键轴266的圆周表面上，并且花键轴266可以通过一个联接装置265连接到吸嘴转动单元262上。
吸嘴从动齿轮268绕每个吸嘴主轴240的圆周表面联接。因此，吸嘴主轴240通过吸嘴从动齿轮268的转动而转动。
吸嘴主动齿轮264可以直接与每个吸嘴从动齿轮268相啮合。在一个实施例中，吸嘴主动齿轮264位于转动壳体230的中心部分处，并且与绕多个吸嘴主轴240的圆周表面形成的多个吸嘴从动齿轮268相啮合，吸嘴主轴240绕与转动壳体230的圆周相同的圆周布置。因而，当一个吸嘴主动齿轮264转动时，与吸嘴主动齿轮264相啮合的吸嘴从动齿轮268可以转动。吸嘴从动齿轮268可以是一种无齿隙齿轮。
在另一个实施例中，如图14中所示，吸嘴主动齿轮264可以通过一个齿圈269连接到吸嘴从动齿轮268上。就是说，吸嘴主动齿轮264和吸嘴从动齿轮268分别连接到与转动壳体230联接的齿圈269上以能够实现相对转动。齿圈269具有空心圆筒形状，并且绕转动壳体230的圆周表面形成。一个绕齿圈269的圆周表面形成的外侧齿轮单元269a连接到吸嘴主动齿轮264上，并且一个绕齿圈269的内圆周表面形成的内侧齿轮单元269b连接到每个吸嘴从动齿轮268上。因此，齿圈269依据吸嘴主动齿轮264的转动而转动，并且与齿圈269相啮合的每个吸嘴从动齿轮268转动，并因而联接到吸嘴从动齿轮268上的吸嘴主轴240转动。
而且，至少一个连接齿轮267可以另外提供，并且齿圈269和吸嘴主动齿轮264可以连接。适当数量的连接齿轮267可以依据头部组件的结构而布置，因而减小整个头部组件201的尺寸并且把吸嘴主动齿轮264的转矩传递到齿圈269。在一个实施例中，优选的是，吸嘴从动齿轮268、齿圈269、及连接齿轮267形成为没有齿隙。避免在齿轮间的齿隙的一个例子是连接齿轮267是一个实际上包括两个无齿隙齿轮的吸嘴，无齿隙齿轮的一个与主动齿轮264相啮合，并且另一个与齿圈的外侧齿轮单元269a相啮合，并且每个吸嘴从动齿轮268是一种无齿隙齿轮。
在这样一种结构中，布置在吸嘴转动单元262的一个端部中的吸嘴主动齿轮264依据吸嘴转动单元262的驱动而转动。因而，具有与吸嘴主动齿轮264直接相啮合或与连接齿轮267相啮合的外侧齿轮单元269a的齿圈269转动，从而与齿圈269的内侧齿轮单元269b相啮合的吸嘴从动齿轮268转动。吸嘴从动齿轮268固定到吸嘴主轴240的圆周表面上，由此吸嘴主轴240转动。
在本发明中，通过简化其中吸嘴主轴240被转动并且吸嘴主轴240本身被转动的一种结构，可以把头部组件201模块化。就是说，通过依据电子元件C的尺寸使用可拆除的头部组件201，可以吸附和安装电子元件C。在一个实施例中，优选的是，每个头部组件201可拆除地安装到水平移动机构103上。一个头部机架可以设置到水平移动机构103上。
另一方面，如图11和15中所示，根据本发明的元件安装设备包括一个吸嘴升降机构270。如上所述，在本发明中，优选的是，在一个头部组件201中在绕转动壳体230彼此相对布置的吸嘴主轴240之间的间隙是在相邻元件C供给单元102的中心之间的间隙的一倍或多倍。
就是说，如图5中所示，在一个头部组件201中，优选的是，在绕转动壳体的中心部分O彼此相对布置的吸嘴主轴240之间的间隙K1是在相邻元件供给单元102的中心之间的间隙P的一倍或多倍，因为设置到一个头部组件201上并且绕转动壳体的中心部分O彼此相对布置的吸嘴主轴240可以同时降下，并且从相邻元件供给单元102吸附电子元件。
因此，优选的是，本发明的吸嘴升降机构270允许绕转动壳体230的中心部分彼此相对布置的吸嘴主轴240降下。吸嘴升降机构270可以包括一个吸嘴升降机构驱动单元272和一个离合器单元273。
吸嘴升降机构驱动单元272安装到本体210上，以与在一个头部组件201中绕转动壳体230的中心部分彼此相对布置的吸嘴主轴240相对应。离合器单元273连接到吸嘴升降机构驱动单元272上，并且依据吸嘴升降单元272的驱动，通过压下在一个头部组件201中绕转动壳体230彼此相对布置的每个吸嘴主轴240，可以同时降下吸嘴主轴240。
吸嘴升降机构270可以采用各种方法，如通过使用液压压力降下吸嘴主轴的方法、通过使用机械机构降下吸嘴主轴的方法等。参照图15，在一个实施例中，离合器单元可以包括一个降下压紧单元276、一根定时带274、及一个滚珠丝杠275。吸嘴升降机构驱动单元272通过定时带274和滚珠丝杠275连接到降下压紧单元276上。因此，当吸嘴升降机构驱动单元272驱动时，降下压紧单元276通过定时带274接收旋转运动，旋转运动由滚珠丝杠275转换成竖直移动，并因而使降下压紧单元276降下。吸嘴主轴240布置在一个降下压紧单元276的下侧处，从而吸嘴主轴240被降下，这是因为降下压紧单元276压下吸嘴主轴240。
主轴返程弹簧245形成在吸嘴主轴240外侧或内侧，从而当除去降下压紧单元276的压下力时，主轴返程弹簧245可以使降下的吸嘴主轴240返回到备用位置。
如图6中所示，优选的是，在设置到相邻头部组件201上并且绕转动壳体230的中心部分O彼此相对布置的两个吸嘴主轴240之间的间隙K1与在与吸嘴主轴240相对应的元件供给单元102的中心之间的间隙P相同，或者是P的两倍或三倍等，因为设置到一个不同头部组件201上的两个吸嘴主轴240可以同时吸附多个元件C。
转动壳体230可以以这样一种方式操作壳体转动驱动单元252，从而它在每个头部组件201中以不同速度转动。设置到一个不同头部组件201上的吸嘴主轴240可以同时吸附不同尺寸的电子元件C。
根据本发明具有这样一种结构的一种元件安装设备100使得设置到多个头部组件201上的每个吸嘴主轴240可以同时吸附和安装电子元件C，因而减少安装时间。
而且，可以通过使转动壳体230转动，使每个吸嘴主轴240本身转动并且使每个吸嘴主轴240转动，从而多个吸嘴主轴240可以同时降下，并且依据到达元件供给单元102的电子元件C的倾斜角度α1和由输送机单元106输送的PCB的倾斜角度β1吸附元件及简单和准确地安装电子元件C。
而且，可以减小头部组件201的总重量，增大操作速度，并因而把头部组件201模块化，因为用来使转动壳体230转动的结构简单并且使用较小数量的元件。
尽管参照其典型实施例已经具体地表示和描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，其中不脱离由如下权利要求书限定的本发明的精神和范围，可以进行形式和细节上的各种变更。
权利要求
1.一种使用元件安装设备安装元件的方法，该元件安装设备包括至少一个头部组件，该头部组件包括多个吸嘴主轴，该方法包括校正吸嘴主轴的位置；降低多个吸嘴主轴的至少一个；用已降低的吸嘴主轴拾取元件；确定安装位置倾斜角度；基于所确定的安装位置倾斜角度校正所拾取的元件的位置；在印刷电路板上方移动所拾取的元件；及把拾取的元件安装到在印刷电路板上的一个规定安装位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过使一个转动壳体转动校正吸嘴主轴的位置；并且通过使转动壳体转动并且也独立地使吸嘴主轴转动，校正所拾取的元件的位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在头部组件中绕转动壳体彼此相对布置的吸嘴主轴分开一个间隙，该间隙至少是相邻吸附位置之间的一个距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其中元件安装设备装有至少两个头部组件；校正吸嘴主轴的位置的步骤包括移动至少一个头部组件，从而在第一头部组件上的吸嘴主轴与在第二头部组件上的相邻吸嘴主轴分开一个间隙，该间隙至少是相邻元件供给单元的中心之间的一个距离；并且拾取至少一个元件的步骤包括同时降低设置到至少两个头部组件上的多个吸嘴主轴。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，元件安装设备装有至少两个头部组件，并且拾取至少一个元件的步骤包括以第一速度转动第一头部组件的第一转动壳体，其中第一转动壳体包含拾取第一多个元件的第一多个吸嘴主轴；和同时以第二速度转动第二头部组件的第二转动壳体，其中第二转动壳体包含拾取第二多个元件的第二多个吸嘴主轴，其中第二多个元件具有与第一多个元件不同的尺寸。
6.根据权利要求2所述的方法，其中使转动壳体转动包括把壳体从动齿轮联接到转动壳体上，其中壳体从动齿轮与联接到壳体转动驱动单元的一个端部上的壳体主动齿轮机械耦合；和驱动壳体主动齿轮，由此使壳体从动齿轮和转动壳体转动。
7.根据权利要求2所述的方法，其中使吸嘴主轴转动包括使用吸嘴转动单元使联接到吸嘴转动单元上的吸嘴主动齿轮转动；和绕吸嘴主轴的圆周布置多个吸嘴从动齿轮并且把吸嘴从动齿轮联接到吸嘴主轴上，其中吸嘴从动齿轮与吸嘴主动齿轮机械耦合。
8.根据权利要求2所述的方法，其中使吸嘴主轴转动包括把一个齿圈联接到转动壳体上，该齿圈具有一个外圆周表面和一个内圆周表面，在该外圆周表面中形成用来与吸嘴主动齿轮机械耦合的外侧齿轮，在该内圆周表面中形成用来与吸嘴从动齿轮机械耦合的内侧齿轮；绕吸嘴主轴的圆周布置吸嘴从动齿轮，其中吸嘴从动齿轮联接到吸嘴主轴上；及使连接到吸嘴转动单元上的吸嘴主动齿轮转动，由此使齿圈、吸嘴从动齿轮、及吸嘴主轴转动。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于元件供给单元的倾斜角度校正吸嘴主轴的位置，还包括通过摄影到达规定拾取位置的多个元件而感测元件的倾斜角度；和与此响应，使至少一个转动壳体转动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中确定安装位置倾斜角度包括通过摄影布置在印刷电路板上的准标并感测由吸嘴主轴拾取的元件的位置而感测元件规定安装位置的倾斜角度；并且通过依据规定安装位置的倾斜角度使至少一个转动壳体转动并且使拾取待安装的元件的吸嘴主轴转动，基于所确定的安装位置倾斜角度校正已拾取元件的位置。
11.一种用来安装电子元件的设备，该设备包括供给电子元件的元件供给单元；输送印刷电路板的输送机单元；从元件供给单元拾取电子元件并且把它们安装到印刷电路板上的多个头部组件；及移动多个头部单元的水平移动机构，其中每个头部组件包括本体，安装到水平移动机构上；转动壳体，可旋转地联接到本体上，其中转动壳体限定穿过其中的多个主轴壳体孔，所述孔绕一中心轴以离其一个径向距离基本均匀地间隔开；多个吸嘴主轴，布置在主轴孔中，多个主轴的每一个包括一个用来拾取电子元件的吸嘴；壳体转动机构，用来使转动壳体转动；及吸嘴转动机构，用来分别使吸嘴主轴转动。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，壳体转动机构包括壳体转动驱动单元；和壳体转动输送单元，其中壳体转动输送单元连接到壳体转动驱动单元上，并且响应壳体转动驱动单元使转动壳体转动。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，吸嘴转动机构包括吸嘴转动单元，安装到本体上；吸嘴主动齿轮，联接到吸嘴转动单元上并且布置在转动壳体的中心部分中；及多个吸嘴从动齿轮，其中多个吸嘴从动齿轮与吸嘴主动齿轮机械耦合，并且绕吸嘴主轴的圆周联接。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，吸嘴转动机构包括吸嘴转动单元，安装到本体上；吸嘴主动齿轮，联接到吸嘴转动单元上；吸嘴从动齿轮，绕吸嘴主轴的圆周联接；及齿圈，联接到转动壳体上，其中齿圈具有一个外圆周表面和一个内圆周表面，在该外圆周表面中形成用来与吸嘴主动齿轮机械耦合的外侧齿轮，在该内圆周表面中形成用来与吸嘴从动齿轮机械耦合的内侧齿轮。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，至少一个头部组件还包括用来同时降低吸嘴主轴的吸嘴升降机构，这些吸嘴主轴围绕头部组件的转动壳体的一中心部分彼此相对地布置。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，吸嘴升降机构包括吸嘴升降驱动单元，它安装到本体上，其中吸嘴升降驱动单元与绕多个头部组件的其中一个的转动壳体的中心部分彼此相对布置的吸嘴主轴相对应；和离合器单元，它同时降低绕多个头部组件的其中一个的转动壳体的中心部分彼此相对布置的吸嘴主轴，其中当离合器单元由吸嘴升降驱动单元驱动时，离合器单元通过压下吸嘴主轴而降低吸嘴主轴。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，与第一头部组件相对应的第一转动壳体以与同第二头部组件相对应的第二转动壳体不同的速度被转动，由此在第二头部组件拾取第二尺寸的元件的同时，允许第一头部组件拾取第一尺寸的元件。
18.根据权利要求11所述的元件安装设备，其中，在一个头部组件中绕转动壳体彼此相对布置的吸嘴主轴之间的间隙是在相邻元件供给单元的中心之间的间隙的一倍或多倍。
19.一种用来转动吸嘴的设备，该设备包括吸嘴转动单元；吸嘴主动齿轮，它与吸嘴转动单元机械耦合，其中吸嘴主动齿轮与吸嘴转动单元一起转动；吸嘴主轴，它联接到吸嘴上；及吸嘴从动齿轮，它绕吸嘴主轴的圆周表面联接，其中吸嘴主动齿轮与吸嘴从动齿轮机械耦合，由此使吸嘴从动齿轮和吸嘴主轴转动。
20.根据权利要求19所述的设备，还包括齿圈，具有一个外圆周表面和一个内圆周表面，在该外圆周表面中形成用来与吸嘴主动齿轮机械耦合的外侧齿轮，在该内圆周表面中形成用来与吸嘴从动齿轮机械耦合的内侧齿轮。
21.根据权利要求19所述的设备，还包括用来感测由吸嘴已经拾取的电子元件的位置的装置；和用来确定用来校正已拾取的电子元件的位置的转动角度的装置。
全文摘要
提供了一种用来安装电子元件的方法和设备。该方法包括使至少一个转动壳体转动，并由此依据电子元件的规定吸附位置校正多个吸嘴主轴的位置；通过降下至少一个吸嘴主轴吸附电子元件；使至少一个转动壳体转动并且使电子元件吸附到其上的吸嘴主轴转动，由此依据用来把电子元件安装到电路板上的规定位置的倾斜角度校正吸附到吸嘴主轴上的电子元件的位置；在印刷电路板上方移动所吸附的电子元件；及把所吸附的电子元件安装到印刷电路板的规定安装位置。
文档编号H05K3/30GK1784141SQ200510087458
公开日2006年6月7日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年11月30日
发明者黄永洙 申请人:三星Techwin株式会社