JPS61500341A - 作業片に対して素子を位置決めするための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 作業片に・して素　を位置決めするための方法及び装置本発明は作業片に対して 素子を位置決めするための方法に関し、マガジンもしくは保蔵部から或いはマガ ジンもしくは保蔵部の群より選ばれた特定のマガジンもしくは保蔵部から素子を 取り去る段階、素子を作業片に移動させる段階及び素子を正確にあらかじめきめ られた位置もしくは作業片上に配置させる段階からなる。本発明は更に上述方法 を実施するのに適した装置に関し、この装置は少くとも一つの素子マガジンもし くは保蔵部或いはマガジンもしくは保蔵部の群、素子のピックアップ及び保持部 材を具備する少くとも一つの素子移動部、作業片を受けいれるようにした少くと も一つの作業片受容及び保持ステーションを有し、前記素子移動部はマガジン或 いは保蔵部と作業片受容ステーションとの間を移動可能であるようにする。

本発明を適用する好ましい分野は電子回路の製造、特に支持素子上に電子素子を Ｖ、置する分野である。支持素子として例えばプリント回路基板、混成回路のた めのセラミック基体或いは同様の作業片を考えることができる。このような支持 素子はエポキシ樹脂、セラミック材料或いは類似のものからなる平板な導体キャ リアボードがらなり、その表面はあるパターンの電導トレースが設けられ、また 微細な電気的或いは電子的素子、例えばレジスタ、コンデンサ。

トランジスタ等を受け入れる複数の接続点が設けられている。特に混成回路にみ られる極小の寸法と緊密な構成に鑑み、支持素子表面に載置される素子は、支持 素子表面上に設けられた接続点及び導体トレースに着合する前に所望位置に可能 な限り高度に正確に位置するようにすることが極めて重要である。

このような電子回路を可能な限り高度に自動化した経済的な製造方法を実現する ために自動組立農機を使用することが知られており、これは適当なブＯグラムに より制御され、選定された素子を自動的にマガジンから或いはマガジン群の中の あるマガジンからピックアップし、これら素子を回路基板に送り、最後に素子を 回路基板表面上に正確に所定位置に配置するようにしたものである。今日までに 得られる公知技術による知識ではこの移動部を制御することが可能であり、これ は所望の高度の精密さをもってマガジンから素子を作業片に移動するようにしう る。一方、しかし、マガジンにおける素子の位置は所望するほどに高精密さをも って保証されておらず、従って移動装置による素子のピックアップ位置は理論的 な、みか【プの位置軸線に対してずれる場合もあることを指摘しておかなければ ならない換言するとこのことは、移動部のピックアップ及び保持部材により保持 される素子は所望のみかけ位置からずれたり、或いは傾斜した状態にある場合も あることを意味するのである。

この位置のずれを修正することを目的として、不正確な位置で持ち上げられた素 子を理論的な位置軸線にシフトさせるため、即ち対称軸線が移動部の理論的位置 軸線に一致するまで素子を快適にシフトさせるため、中心位置決め素子を有する 移動部のピックアップ手段を設けることが提案された。このような装置は例えば 米国特許第４．１３５゜６３０号に開示されており、これはマガジンから取りは ずされ回路基板上に配置される電子素子の、中心位置決めをするための構成を教 示している。これによれば回路基板上に配置される素子は偏位して把持され、従 って正確な位置に配置されないこと、即ち回路基板表面上の所望みかけ位置に配 置されないのである、と考えた構成である。このような不正確な配置となる状態 を避゛けるため上述特許は中心位置決め部を使用することを提案しており、これ を使用することによりマガジンから取りはずされる素子は移動部の理論的な、み かけの中心軸線に関し正確に中心位置が定まる、というものである。

この方法及びこの装置はそれぞれ基本的には満足のゆく態様で作動する。しかし ながら通常極めて小さな寸法の電子素子を把持して理論的に要求されるみかけ位 置に機械的にシフトさせることは、機械的に複雑で高価な素子が必要である。こ のような中心位置決め部は極めて高精密な基準に合致するようにしなければなら ないのであるからその設計及び製造は極くデリケートなものであり、従って高価 につく。

また中心位置決め部の精密な作業を損う著しい摩耗が生ずること、更に素子の破 壊或いは損傷がある条件下では発生することに注意しなければならない。この公 知構造の別の難点は作業の加速成いは非加速できるようにするためには極めて高 価につくことである。回路基板上に複数の素子を短いリズムで配置させるように するためには、移動部の駆動手段（これもまた上述中心位置決め部を有するよう にしなければならない）は極めて強力なものでなければならない。

最後に、寸法の異なる素子の中心位置決めをするためには移動部のピックアップ 部材ととりはずし自在に接続できる複数の異なる寸法の中心位置決め部を用意し ておかなければならず、このことは公知構造における大きなデ１点である。更に このような中心位置決め部をとりかえるための望ましくない時間浪費的な作業、 相異なる中心位置決め部をストックしておくのに要する比較的高くつく費用及び 投資についても考慮しなければならない。

本発明の第一の目的は上述した難点を示すことなくマガジンからピックアップさ れた素子を作業片のＰｆｉ　７Ｆ−位置ニ迅速にかつ極めて高い精度で配置しう る方法を提供することである。この際には複雑で高価な中央位置決め部の使用が 必要でないようにしなければならない。

従って本発明による素子を作業片上に配置する方法は請求の範囲第１項の上位概 念部に記載されるような方法にかかわるものである。本発明の上記目的の解決を はかるためには請求の範囲の特徴部に記載される特徴を有するようにすることが 提案される。

本発明による方法においては、従って一旦ビツクアップされた素子を望ましい理 論的に最適である位置に再Ｐ装置すること、即ちその中心を移動部の保持手段に より理論的な位置軸線に一致させるようにする構成をとらないようにしである。

これとは対照的に、前記位置軸線に対する素子のずれ値及び、必要な場合には傾 斜ずれ角度を決定し、この段階にひきつづく素子の移動路及び／もしくは作業片 の位置を変更し或いは修正して、素子が最終的に極めて高い精度で作業片上或い は作業片中の所定位置に配置されるように構成される。中心位置決め部を設ける 必要がないようにしたため、素子移動部の移動部ははるかに小さくなる。修正操 作は素子移動部の移動路の修正であれ、或いは作業片の位置の修正であれ、いず れにしろ必要な装置の制御部、例えば制御プログラムの目的に適う補完により行 われるから、補足的な制御手段は必要ではない。

本発明方法によれば、素子の位置の走査は素子を載置することなく素子が素子移 動手段に保持されている間に行われる。素子はマガジンもしくはマガジン群より 選ばれたマガジンから取り去られ、作業片の移動中位置走査部に送られる。走査 部は理論的位置決めの軸線に対する素子のずれ量を走査し、υ制御部に修正信号 を送り、それにより移動部の移動路及び／もしくは作業片の位置に影響を与える ようにするかもしくは修正する。

もっとも簡単な場合には水平面上の位置方向のみの、みかけ位置からのずれを決 定するだけでよい。これは、マガジンからピックアップされる素子が第一の水平 方向軸上に正確に位置しているが、前記軸に対して直角方向の第二軸に対して正 確でない位置に位置している場合である。通常、みかけ位置に対して二つの相互 に直角方向、即ちＸ方向とＹ方向に、マガジンからピックアップされた素子の位 置がずれているかどうかを決定することが必要である。このような走査は後に詳 細に説明すると走査部により行うこができる。

ある場合には素子のＸ及びＹ方向へのずれを決定するだけでなく、起こりうる傾 斜ずれについても決定することが好ましい。このこともまた゛位置走査部によっ て行われる。

位置走査部は傾斜角度ずれに関係する誤差信号を発生し、これに由来する修正信 号によって駆動部が活性化して素子が角度的に正しい位置に修正される。

いずれにしろ位置走査部は一つの修正信号或いは多数の修正信号を発生し、これ により素子は作業片上の正しい位置に配置されるよう位置修正される。この修正 信号或いはこれら多数の修正信号を用いて素子移動部の移動路、作業片の位置或 いは双方に同時に影響を与えるようにすることを選択でき、後者の場合には移動 部の移動のＲ適化の意味を有する。

最後に素子のＺ軸における位ばも同様に決定できることを述べておかなければな らない。走査部は素子の実際の位置をその高さについても読みとることができ、 そして別の修正信号を出し、それにより素子を作業片の面上に完全に円滑に配置 することができる。

本発明の別の目的は、作業片に対し素子を位置決めする方法を実施するのに適し た請求の範囲第８項の上位概念に示す装置を提供し、それによりマガジンから取 り去った素子を迅速にかつ極めて正確に作業片、例えば電子化回路基盤上′に先 述した難点を有することなく配置しうるようにすることである。このような装置 は複雑で、重く高価な中心位置決め部が必要でないようなものでなければならな い。

更にこのような装置はあらゆる寸法の素子に適合し、それにより異なる寸法の素 子が扱われる度毎に操作員により中心位置決め部の交換等が必要な状態をなくす るようにしなければならない。最後にこのような装置により扱われる素子はいず れの場合でも損傷することなく、またこの装置はその長い使用期間にわたっても との基本的な正確さを保持するものでなければならない。

本発明によればこのような目的は請求の範囲第８項の特徴部分に示した構造を有 する装置を提供することにより解決される。

本発明による装置においては更に、一旦ビツクアップさ置軸線に一致させるよう にする構成をとらないようにしである。これとは対照的に、前記位置軸線に対す る素子のずれ値及び、必要な場合には傾斜ずれ角度を決定し、この段階にひきつ づく素子の移動路及び／もしくは作業片の位置を変更し或いは修正して、素子が 最終的に極めて高い精度で作業片上或いは作業片中の所定位置に配置されるよう に構成される。

既に述べたように中心位置決め部を設ける必要がないようにしたため、素子移動 部の移ｖＪ量ははるかに小さくなる：このことは素子移動部が同じ駆動性能を発 揮する時間を少なくしうるが、或いは同じ作業時間を賀す場合には駆動部の寸法 を小さくしうるという利点を結果とする。修正操作は素子移動部の移動路の修正 であれ、或いは作業片の位置の修正であれ、いずれにしろ必要な装置の制御部に より行われるから、補足的な制御手段は必要ではない。

本発明によれば位は走査部は作業片受容及び保持手段上に一定の距離をおいて配 置され、これと実質的に共軸位置にある。そのため素子移動部を短時間作業片上 に停止させること、好ましくは素子８ｖＪ手段により保持される素子が位置走査 部上にあることに停止させることが可能である。

この短時間の停止の間に理論的な位置軸線、即ちその正規の位置に対する素子の 実際の位置を決定し、修正信号を発生する。この修正信号はＸ方向及びＹ方向に 対する素子のずれ及び必要な場合はその傾斜を表わす。走査部は装置の制御手段 と作動自在にｌｉ続しており、それによりこれら修正信号を受け、移動部に保持 される素子の移動路もしくは作業片の位置或いはこれら双方の修正が行われる。

別の可能性は位置走査手段が素子移動手段の素子ピックアップ及び保持部材の下 に配置され、これと実質的に共軸に位置される構成にすることである。このよう な構成は素子移動手段の動きを遮断する必要なく素子の起こりうるずれを決定す ることができる。ずれ及び修正信号の使用に関する限り、先に述べた事実が同様 にあてはまる。

勿論、走査部を実際に構成するについては種々の可能性がある。好ましい実施態 様においては位置走査手段は枠部材を有し、作業片上又は作業片中に配置される 素子を保持する素子移動手段のピックアップ及び保持部材はこの枠部材内部を通 るように構成されている。既に述べたように素子が枠部材の内部にある時に短時 間移動手段の動きを停止させることが必要である。この瞬間に、即ち素子が枠部 材を通過する間にその実際の位置が走査され、所定の位置からのずれが決定され 修正信号がこの測定の結果に基づいて発せられる。

走査は素子に接触することにより或いは接触せずに行われる。接触させる場合４ つの枠側郡部材の少なくともいくつかは位置走査針を有し、これらの針は枠側郡 部材の中央に位置し枠側郡部材に対し垂直方向に移動可能に保持されている。位 置走査針のそれぞれは枠側部素子に設けられた駆動及び測定ユニットと作動自在 に接続しており、針を枠側部部材中央方向に移動して移動量を測定しうるように しである。針先端が側面と接触すると針の移動が決定され、修正信号が出され、 これは素子の実際の位置を反映しており制御手段に影響を与える。

第二の場合、素子に接触することなく、即ちレーザービームにより走査が行われ る。この場合にも種々の可能性があり請求の範囲に個別に限定され、また後のそ れぞれの実％、態様に個別的に記載されている。ここでは素子に接触しないこと により一般的、基本的な利点があり（例えば測定手段の摩耗がない）、また位置 決め軸線に対する素子の傾斜位置の走査が可能であり、更にＸ方向及びＹ方向へ のみかけ位置からのずれの測定ができることを指摘するに留める。なお素子の高 さに関し実際の位置を決定することも可能である。

以下に、本発明の装置及び方法についてそのいくつかの実ＦＭ態様と、添付図面 を参照しつつ更に詳細に説明する。

図面において： 第１図は素子を位置決めするための構造の全体的な側面図； 第２図は第１図の構造に対応する作業片保持ステーション及び素子マガジン群の 平面図： 第３〜５図は走査部内側の素子の位置をそれぞれ示す説明図： 第６図は走査部の第一実施態様の説明平面図であって素子の位置は機械的な接触 により走査されるようにした図；第７図は素子の位置を素子に接触することなく 走査するようにした走査部の第二実施態様の説明平面図：第８図は素子の位置を 素子に接触することなく走査するようにした走査部の第三実施態様の説明平面図 ；第９図は、素子が傾斜している状態を示す第８図の実施態様の説明平面図： 第１０図は素子の位置を素子に接触することなく走査するようにした走査部の第 四実施態様の説明平面図：及び、第１１図は素子が傾斜している状態を示す第１ ０図の実１Ｍ態様の説明平面図である。

第１図かられかるように、本発明による装置はコンソール１を有し、その上面に は作業片を受けとり保持する手段である作業台２が設けられている。作業台２は 駆動手段（図示せず）を有し、駆動手段は作動自在に作業台と接続しており、作 業台２を矢印Ｘの方向及び矢印Ｙの方向（第２図参照）に移動させることができ る。両移動方向Ｘ及びＹは相互に矩形方向をなし、実質的に水平面上を移動する 。

作業片３は作業台２上に配置され、この上で移動しないように保持される。この 例においては作業片３はプリント回路板或いは基体、即ち電子回路の製造のため のセラミック材である。作業台２は位置決め及び保持手段４を有し、これは作業 台２上に配置された作業片３と係合シており・作業片３を移動しないように作業 台２上に固定させる１９υｊをする。

第１図及び第２図に示す装置の一部である別のコンソール５は、既に述べたコン ソール１とはある距離をおいて配置されており、多数の素子のマガジン６を有す る。コンソールはストック部材７を有し、これからテープ８が延びており、また 前記コンソール５は多数の素子９ａ　、９ｂ・・・を有し、素子はテープ８の上 面に接着されている。もとより他の形態の素子マガジン６、例えば保蔵ビンのよ うなものであってもよい（図示せず）。なおこのほかにマガジン走査のためのい くつかの補足的な補助走査手段が設けられているのであるが、本発明の範囲に入 るものではないから図示しない。これら補助手段の構成は当業者には自ら選び出 すことができよう。

第１図かられかるように誘導支持部材１０が二つのコンソール１．５の上に配置 され、素子移動部１１を誘導する。

素子移動部１１は摺動キャリッジ部材１２を有し、これは矢印Ａの方向に、誘導 支持部材１０に沿って移動することができる。好まくしは誘導支持部材１０と摺 動キャリッジ部材１２とからなる構成体が、矢印へとは垂直方向の矢印Ｂの方向 に移動するようにする。

素子移動部１１はピックアップし保持する部材１３を有し、この部材は中空の吸 引針１４を有し、これは素子マガジン６からはなれた素子９ａ・・・９ｄをピッ クアップし保持する。吸引針１４の中空内部は頁空源（図示せず）と接続してい る。針１４の先端がマガジンから離される素子９の上面に接触すると、真空状態 が活性化して素子９が針１４にくっつく。この操作が可能であるようにするため に素子ピックアップ及び保持部材１３の全体がその高さ方向に関し、矢印Ｃの方 向に移動可能であるようにする。このことは、針１４が第１図の位置から下降し て所定の素子９の位置に達し、上述真空吸引効果により素子をピックアップして 保持しうるようにすることを意味する。選定された素子が針先端に保持されると 素子ピックアップ及び保持部材１３が上動する。

既に述べたように素子移動部１１は矢印Ａの方向、即ち位置走査部１５上の第− 位置（第１図に点線で示す）から誘導支持部材１０に沿い移動可能である。位置 走査部１５は作業台の直上にあり実質的に枠型である。このことは針１４に保持 される素子９が位置走査部１５の内部に導入され、この中を針１４と共に通過し うろことを意味する。

位置走査部１５の詳細については第６図乃至１１図に示すいくつかの実施例と関 連しつつ、後に説明する。いずれにしろこの位置走査部１５は、垂直の、みかけ 位置軸に対して素子の実際上の位置をＬＡＷし、これから逸脱しているかどうか を決定し、測定値に基ずく修正信号を発生させる位置にある。

第３図乃至５図は垂直に延びる位置軸Ｐに対する、枠型位置走査部１５の中の素 子９の相異なる位置を図式的に示す。第３図に示す素子は走査部１５の枠に対し てＸ軸のみならずＹ軸についても理論的に正しいみかけ位置にあり傾斜をしてお らず、これに対し第４図及び５図に示す素子はそれぞれ傾斜しており、直線的に 偏位している。

位置走査部１５は第４図に示ず状態の場合、みかけ角度について素子９の傾斜角 度を認識し、修正信号を出し、素子９が第３図に示す位置を占めるまで針１４或 いは素子ピックアップ及び保持部材１３を回転運動させる。更にこの位置走査部 １５は素子９の水平面上における矢印Ｘ及びＹの方向の軸位置偏位（第５図）を も認識することができる。

第５図に示す状態の場合、素子９は矢印Ｘの方向へ距離値Ｘ、また矢印Ｙの方向 へ距離値ｙだけそのみかけ位置からずれている。このずれ値が決定された後、位 置走査部１５は二つの修正信号を出し、この信号は装置の制御ユニットへ送られ 、それにより矢印Ａ及び／もしくはＢの方向へ素子移動部１１の移動路の修正を 行うか、或いは作業台２をＸ方向及び／もしくはＹ方向へ位置修正をするが、も しくはこれらの組合せ修正を行う。

この方法は実際上以下のように行われる：素子移動部１１は第１図に示ｔ装置、 叩ら選定されたマガジン６の上にある。吸引針１４は矢印Ｃの方向に降下してそ の先端が素子９０表面と接触しマガジン６から離れて作業片３に移動されること になる。この場合には真空源が活性化し素子９Ｃは針１４の先端にくっつく。こ の後針１４は第１図に示す位置に後退する。通常このようにしてピックアップさ れる素子９Ｃは、針の中央を通る中実軸線に関し針１４の先端に正確に中央＠線 位置に吸引されるわけではなくいくらかＸ及びＹ方向にずれることもある。また 針１４によりピックアップされる素子９ｃは見かけ角度位置に対し傾斜すること もありうる。

次の段階において、素子移動部１１は作業台２上の、第１図に点線で示す位置に 移動し、ここで針１４は、素子９Ｃが走査部１５の内側に入るまで降下する。走 査部１５の構成により針１４の動きは停止し或いは進行するが、いずれにせよ素 子９Ｃの実際の位置は、素子９Ｃが枠型走査部１５の内部に入った時に決定され る。走査部１５からの信号により素子移動部１５の位置は矢印Ａ及び／もしくは Ｂの方向に修正されるか或いは作業台２の位置がＸ方向及び／もしくはＹ方向に 修正されるか、或いは両方を組み合わせた修正動作が行われる。かくして針１４ の先端に吸引される素子９ｃは作業片３の真上に正確に位置することになり、針 １４は降下し作業片３０面上に極めて高い精度で素子９Ｃを配置する。

既に述べたように位置走査部１５もみかけ角度位置に対する素子９Ｃの傾斜ずれ をＨｐする。ここから発せられる修正信号は、素子９Ｃが所望平行方向位置に達 するまで針１４を回転作動するために使用される。今日得られる制御手段を用い ることにより、このような操作、修正信号の発生及び最終的な修正は極めて短時 間で行われ、枠型位置走査部１５の内側に保持される素子９Ｃを吸引している針 １４の動きを実際に停止する必要がないか、或いはごく短時間停止させるだけで よい。

素子９Ｃが作業片３の面上に載置されると針１４の内部の真空状態が解除され、 針１４は後退する。素子移動部１１は第１図に示すもとの位置に戻るか或いは矢 印Ａで示すようにマガジン６の一つの上の位置に移動する。針１４が所望位置に 達すると針は降下して別の素子９ａ・・・９ｄをピックアップする。

かくして作業片３上に載置されるすべての素子がマガジン６からはなれ作業片上 に移動するまで、上述工程が繰り返される。

以下の説明において本発明のいくつかの実施態様、特に位置走査部１５について のいくつかの実施態様を、第６乃至１１図を参照しつつ説明する。

第９図及び１１図の素子２０及び２０ｄは傾斜した位置状態にあり、−力筒６． ７．８．１０図の素子２０は角度的に正しく位置しているがＸ方向及びＹ方向に ずれている。

第９図及び１１図の位置の場合、位置走査部１５は素子９の回転角を決定し、修 正信号を出し、素子９が第６．７゜８及び１０図に示すように作業片３の側部端 と平行な位置に達するまで針１４或いは素子ピックアップ及び保持部材１３を回 動させる。またこの位置走査部１５は素子９の水平方向におけるずれ、例えば第 ６図ではＸ方向における値ｘ、Ｙ方向における値ｙのずれをＱＫする。測定値を もとにする修正信号により、素子移動部１１の矢印Ａ及び／もしくはＢの方向へ の移動路の修正もしくは作業台２のＸ及び／もしくはＹ方向への移動、或いはこ れらの組み合わせ修正操作が行われる。

位置走査部１５の別の実施態様は第６乃至１１図に図示されており、以下に説明 する。

第６図において位置走査部１５の機械的な解決法が示されており、走査される素 子２０はその位置を決定するため機械的な接触を受ける。第６図に示す走査部１ ５は、４つの枠型側部部材２１ａ乃至２１ｄからなる正方形の枠部材を有する。

これら側部部材のそれぞれは針２２ａ乃至２２（ｌを有し、これらの針は長手方 向に移動可能であり、駆動及び測定ユニット２３ａ乃至２３ｄの作動自在に接続 している。ユニットは針２２を矢印Ｕ−ｌ乃至ＬＪ−４の方向、即ち４つの側部 部材２１の延長方向と垂直方向に駆動することができる。当業者にはこのような 駆動及び測定ユニットを設計する技術は公知であり、それゆえその構成記ついて これ以上詳細にわたることは必要ないであろう。重要なことは、針２２の長手方 向移Ｔｈ値を記録し、装置の中央制御ユニットに送られる制御信号を出力しうる 位置にこの駆動及び測定ユニット２３が配置されていることである。

その機能は以下の通りである： 出発位置では針２２ａ乃至２２ｄはもっとも後退した位置にあり、そのため吸引 針１４に保持される素子２０は、４つの枠型側部部材２１により構成される枠型 位置走査部１５の中部へ入ることができる。針１４の中央、即ち理論的な位置軸 線はＭで示されている。素子２０が位置走査部１５内部の所定位置に達すると針 ２１８乃至２１ｄが駆動及び測定ユニット２３ａ乃至２３ｄの影響下に素子２０ の方向に駆動され、その先端が素子２ｏの側面に接触する。

針２２の移動量は駆動及び測定ユニット２３により測定さレル・測定された値は 記録され一つの修正信号或いは複数の修正信号が発生する。この修正信号の値は みかけ位置、即ち軸線Ｍからの素子２０の中心Ｎのずれ値と直接的に関係する。

修正信号は素子移動部１１及び／或いは作業台の駆動を生じさせる。素子２０の 実際の位置が決定すると、針２２ａ乃至２２ｄが後退し素子２０が作業台３の上 に載置され、ここでは極めて正確に理論的な最適位置に素子は位置を占めること になる。

位置走査部１５の第３図に示しこれまでに説明した実施態様は、素子２０の側面 形状が不規則であるか知られていない場合に特に有利である。この実施態様の難 点は、軸線Ｍ周囲の素子２０の傾斜移動が認識できないかもしれない点にある。

それゆえ、素子２０がマガジンから正しい角位置にはなれたこと及び軸線Ｍによ り示されるみかけ位置に対しＸ及びＹ方向の側方にのみずれているのである、と いう仮定が必要である。

位置走査部１５の第二の実施態様は第７図に示されている。この場合も４つの枠 型側部部材２１ａ乃至２１ｄからなる四角の枠が設けられており、この中に素子 ２０を保持する針１４が導き入れられる。第７図の構造は二つのレーザーダイオ ード２４ａ乃至２４（ｌを有し、これらは位置走査部１５０枠の二つの対向角の 域に配置され、適当な駆動ユニット（図示せず）により回ｔｌｌする。このレー ザーダイオード２４は鋭い焦点を有するビームを発生し、これは４つの側部部材 ２１により構成される枠の内部に位置する素子の側面で反射する。枠の二つの他 の二つの対向角にはそれぞれ受容ダイオード２５ａ　、２５ｂが配置されており 、二つのダイオード２４により投射され素子２０により反ａ］されるビームを受 容するようになっている。

第７図からレーザーダイオード２４ｂがその回転中ビームを投射し、これは先ず ビームが素子２０の側面２０ａにより反射されて反射ビームが受容ダイオード２ ５ａに達するようになし、それによりビームが受容さ机だことが記録される。レ ーザーダイオード２４ｔｌが更に回転すると、レーザービームが素子２０の側面 ２０ｄに反射され、受容ダイオード２５ｂに受容される事態が生ずる。受容ダイ オード２５の一つが側面２０ａから反射したレーザービームの到Ｈｇを伝達した 時には、レーザーダイオード２４ｂはある角度位置にあり、伯の受容ダイオード ２５が側面２０ｄから反射したレーザービームの到達を伝達した時は別のある角 度位置にある。

これら二つの角度位置は装置の制御ユニットにより認識され記録される。レーザ ーダイオード２４ａに関連する位置は対応している：その回転中はある角度位置 をとり、この位置では投射ビームは受容ダイオード２５ｂにより受容されるよう な角度で側面２０ｃから反射され、その後、反射ビーム部分が受容ダイオード２ ５ａにより受容されるような角度に、側面２０ｂから反射される角度位置をとる 。

これら二つの角度位置は同様に制御ユニットにより記録される。

これら角度の値に基ずき、数学上の法則に従い理論的なみかけ位置からの素子２ ０の位置のずれ値に直接関係する一つもしくはそれ以上の修正信号を発生させる ことができる。これにより枠側郡部材２１ａ乃至２１ｄに関し素子２０は角度的 に正しいみかけ位置にあると仮定される：この状態は第７図に実線で示されてい る。しかしながら素子２０が軸ｍＭに対しある角度で傾斜していることはありう ることである。このような状態及びこのような状態におけるレーザービームの投 射路は第７図に点線で示されている。

レーザーダイオード２４ａ及び２４ｂの回転角は、反射ビームが受容ダイオード ２５ａ及び２５ｂに受容される時における先述状態とは異なることは理解されよ う。それゆえ反射レーザービーム受容の瞬間における回転角を分析することによ りまた素子２０を連続的に回転させることにより（必要なら両方向へ）、位置走 査部１５の枠側郡部材に対して正確に平行である素子２０の角度位置を決定する ことができる。

位置走査部１５の別の実施態様は第８図及び第９図に示されている。これらの場 合にも素子２０の位置は機械的手段による接触なしに決定される。一つの枠側郡 部材、図面の実施態様においては側部部材２１ｃは一列のビーム投射素子２６、 例えばレーザーダイオードを有する。このようなダイオードから発生するビーム は鋭角的な焦点を有し、枠側郡部材２１ｂ及び２１ｄに平行に投射される。枠側 郡部材２ＩＣに対向する枠側郡部材２１ａは、これに対応する列の受容素子２７ 、即ち感光半導体ダイオード等を、夫々のレーザーダイオードが発生する光ビー ムを対応する受容ダイオード２７が受容するように設けている。

第８図の状態では素子２０は位置決め軸線に関し右のＸ方向へそして下のＹ方向 へずれているが、角度位置は正確である。即ちその側面は枠側郡部材２１に対し て平行である。従って、左側に位置するある数の受容ダイオード２７及び右側に 位置するある数の受容ダイオード２７はレーザーダイオード２６から投射される レーザービームを受容することができる一方、枠側郡部材２１ａの中央部に位置 するある数の受容ダイオード２７は、対応するレーザーダイオード２６から投射 されるレーザービームを受容する位置にはない。なぜならこれらは素子２ｏの影 にあたる位置にアルカラである。従ってレーザービームを受容する左側の受容ダ イオード２７の数とレーザービームを受容する右側の受容ダイオードの数の比率 は、みかけ位置に対する素子２０のＸ方向へのずれに直接的に比例する係数とし て使用することができよう。Ｙ方向への偏位を決定づるために素子２０を正確に ９０度回動さぜ、それにより先述したようにこのずれを測定する。二つの測定値 は装置の制御ユニットへ供給され、一つあるいは複数の修正信号が発生し、これ により素子移動部１１の移動路及び／もしくは作業片受入れ及び保持手段２の位 置が修正される。

第９図に示す状態が生じた場合、即ち素子２０が軸線Ｍに対して傾斜している場 合、左側及び右側の受容ダイオード２７の少数はレーザーダイオード２６から投 射されるビームを受容することができる。従って素子２ｏは、レーザービームを 受容するダイオード２７の数が最大になるまで軸線Ｍに対して回動される。かく して素子２０が所望位置、即ちその側面が枠側郡部材２１に平行である位置にあ ることが確認される。

同様に素子に接触することなく作動しうる位置走査部１５の別の実施態様は第１ ０図及び１１図に示されている。

この実施態様は実質的に第７図の実施態様に第８図及び９図の実施態様を組み合 わせたものである。この場合にも、４つ枠側部部材２１ａ乃至２１ｄからなる枠 型走査部が設ケラれている。第８及び９図の実施態様と同様に一つの枠側郡部材 、即ち２１ａは一列の受容ダイオード３１を有する。枠側郡部材２１８に対向す る枠側郡部材２１Ｇは二側凹型のレーザーダイオードである固定光性３０を有し 、その両半体３０ａ及び３０ｂは鋭角的な焦点を有するビームを二つの直径方向 の両射向側に投射する。これらのビームは枠側郡部材２１０に対して実質的に平 行である。枠側郡部材２１ｃの二つの端部域には回転軸２９ａ及び２９ｂに回転 可能に支持される鏡の形の二つの反射素子２８ａ及び２９ｂが設けられている。

レーザーダイオード３ｏの二つの半体３０ａ及び３０ｂから投ａ４されるビーム はＥｆｉ　２８　ａ及び２８ｂで反射して、素子２０が位置している位置走査部 １５の内方に向かう。

第１１図に示すような軸線Ｍに対する傾斜或いは第１０図に示すようなＸ方向及 び／或いはＹ方向への側方ずれとは無関係に、素子２０の位置により、受容ダイ オード３１は多かれ少なかれレーザーダイオード半体３０ａ及び３０ｂから投射 され回転鏡２８ａ及び２８ｂにより反射されるビームを受ける。素子２０の位置 を測定し決定するための可能な手順は以下の通りである：第１１図に示す位置に あると仮定される素子２０は、その正しい角度位置に達したとＱ　Ｗされるまで 軸線Ｍを中心として回動する。この後、レーザーダイオード半体３０ａ及び３０ ｂから投射されＧＭ　２８　ａ及び２８ｂにより反射される二つのレーザービー ムを受ける左側及び右側の受容ダイオード３１の数を基準にして、Ｘ方向へのず れが決定される。Ｘ方向へのずれを表わす修正信号がこの測定値に基いて発せら れる。次に素子２０は対応する態様で正確に９０戊回転し、Ｙ方向へのずれの修 正信号が得られる。これら二つの修正信号は既に述べたように装置の制御ユニッ トへ送られ、素子移動部１１の移動路及び／もしくは作業台２の位置が修正され る。

以上に述べた装置は本発明の範囲を逸脱することなく種々の態様に適用できるこ とが理解されるべきである。もちろん同じことは本発明による方法についてもあ てはまる。

特に本発明による方法及び装置は電子素子を回路基板に配置させるだｔプでなく 、例えば時計製造等の分野において作業片等の上にあらゆる種類の素子を自動的 に、正確に配置させることが必要な組立工程においても採用することが望ましい 。

戻 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 国際調査報告

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．作業片に対して素子を位置決めする方法であって、マガジン或いはマガジン 群より選ばれた特定のマガジンから素子を取り去り、前記素子の位置を走査し、 素子を素子移動手段により作業片の域に移動させ、そして素子を作業片のあらか じめ決められた位置に配置する方法において：素子を前記マガジンから取り去っ た後素子移動手段により作業片に対して相対的にあらかじめ決められた位置へ移 動させ、この場合、素子移動手段の選択可能な位置決め軸線は作業片上の素子の 前記あらかじめ決められた位置と一致しており；次いで素子を作業片の方に移動 中、前記位置決め軸線に対する素子の実際の位置を測定し、前記あらかじめ決め られた見かけ位置に対して生ずるであろうずれを記録し；そして最後に、素子が 作業片上に配置される前に前記あらかじめ決められた見かけ位置と前記実際の位 置との間の走査され記録されたずれに応じて、作業片もしくは素子移動手段又は 作業片と素子移動手段の移動路を修正させることを特徴とする作業片に対して素 子を位置決めする方法。
2. ２．素子の位置の走査を、素子が載置される前でなく素子移動手段と保持されて いる間に行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．前記位置決め軸線が垂直方向に延びており、位置決め軸線に対する素子の位 置のずれを少なくとも一方の水平方向に測定し記録することを特徴とする請求の 範囲第１項もしくは２項記載の方法。
4. ４．位置決め軸線に対する素子の位置のずれを少なくとも二つの相互に垂直であ る水平方向に測定し記録することを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
5. ５．位置決め軸線に対する素子の位置のずれを素子の回転に関し測定し記録する ことを特徴とする請求の範囲第２項もしくは３項記載の方法。
6. ６．素子の位置のずれの測定の結果に基づき修正信号を発生させ、これにより素 子移動手段の移動路を制御し修正することを特徴とする先述請求の範囲いずれか １項記載の方法。
7. ７．素子の位置のずれの測定の結果に基づき修正信号を発生させ、これにより作 業片の位置を修御し修正することを特徴とする請求の範囲第１乃至５項のいずれ か１項もしくは６項記載の方法。
8. ８．先述請求の範囲のいずれす１項記載の方法を実施するための装置であって、 少なくとも一つの素子マガジンもしくは素子マガジン群と、素子を受けとるため のピックアップ手段を有する少なくとも一つの素子移動部と、少なくとも一つの 作業片を受けいれるための少なくとも一つの作業片保持手段とを有し；前記素子 移動部は素子マガジンもしくは素子マガジン群との間を移動することができ；ま た移動する素子の瞬間的な位置を走査するための位置走査部を有する装置におい て： 位置走査部１５は前記素子移動部１０，１１のビックアップ手段１３，１４によ り保持される素子９，２０の移動路の域内に配置され、前記ピックァップ手段の 位置決め軸に関しあらかじめ決められた位置に対する素子９，２０の相対的な位 置のずれを測定し；また前記位置走査部１５と接続しておりかつ少なくとも前記 素子移動部の駆動ユニットと接続する制御手段を有し、前記制御手段は前記位置 走査部により測定された相対的な位置のずれの値に基いて前記駆動ユニットを制 御するようにしてなることを特徴とする装置。
9. ９．前記位置走査部１５が作業片保持部（１，２，４）の上部にこれと共軸に、 一定の距離をおいて配置されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装 置。
10. １０．前記位置走査部１５が前記素子移動部１１に配置され、前記素子ピックア ップ手段１３，１４の下部に位置していることを特徴とする請求の範囲第８項記 載の装置。
11. １１．前記位置走査部１５が枠部材２１ａ−２１ｄを有し、素子移動部の素子２ ０を保持するピックアップ手段１３，１４は前記枠部材の内部を通過するように したことを特徴とする請求の範囲第８乃至１０項のいずれか１項記載の装置。
12. １２．前記枠部材２１ａ−２１ｄが四辺形もしくは正方形であり、枠部材の少く とも一つの側面２１ａもしくは２１ｂもしくは２１ｃもしくは２１ｄ）に沿い位 置走査部部材２２ａ−２２ｄ；２３ａ−２３ｄもしくは２４ａ，ｂ、２５ａ，ｂ もしくは２６；２７もしくは３０；３１）が設けられていることを特徴とする請 求の範囲第８−１１項のいずれか１項記載の装置。
13. １３．前記枠部材２１ａ−２１ｄの少くともいくつかは位置走査針２２ａ−２２ ｄを有し、これは枠側部材の中央に配置されこれと直角に延び長手方向に移動し うるようにしてあり、夫々の位置走査針は枠側部材に設けられた駆動及び測定ユ ニット２３ａ−２３ｄにより枠部材の中央に移動し移動量を測定するようにした ことを特徴とする請求の範囲第８−１１項のいずれか１項記載の装置。
14. １４．駆動及び測定ユニット２３ａ−２３ｄは、素子移動部の駆動手段と操作自 在に接続していることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。
15. １５．投射素子２４ａ，２４ｂが前記枠部材の二つの対向角のそれぞれの域に配 置され、前記投射素子は枠部材内部に位置する素子２０により反射可能なビーム を発するようになし、かつ少くとも９０度回転運動をし、更に受容素子２５ａ， ２５ｂが枠部材の残る二つの対向角のそれぞれの域に配置され、前記投射素子か ら投射され枠部材内部の前記素子により反射されるビームを受容するようにして なることを特徴とする請求の範囲第８−１２項のいずれか１項記載の装置。
16. １６．前記ビーム投射素子２４ａ，２４ｂが３６０度回転運動をすることを特徴 とする請求の範囲第１５項記載の装置。
17. １７．ビーム投射素子２４ａ，２４ｂ及びビーム受容素子２５ａ，２５ｂが、前 記素子移動部の駆動ユニットと接続していることを特徴とする請求の範囲第１５ もしくは１６項記載の装置。
18. １８．ビーム投射素子２４ａ，２４ｂがレーザーダイオードであり、ビーム受容 素子２５ａ，２５ｂが感光半導体素子であることを特徴とする請求の範囲第１５ 乃至１７項のいずれか１項記載の装置。
19. １９．少くとも枠側部２１ｃに沿って一列のビーム投射素子２６が近接して配置 され、この枠側部と対向する側の枠側部２１ａに沿って一列のビーム受容素子２ ７が近接して配置されていることを特徴とする請求の範囲第８−１２項のいずれ か１項記載の装置。
20. ２０．ビーム投射素子２６がレーザーダイオードでありビーム受容素子２７が光 感知半導体素子であり、夫々のレーザーダイオードが関係する光感知受容素子と 対応していることを特徴とする請求の範囲第１９項記載の装置。
21. ２１．少くとも枠側部２１ａに沿って一列の光感知素子３１が近接して配置され 、直径対向方向に二つのビームを投射する二面投射素子３０が光感知受容素子を 具備する前記枠側部に対向する枠側部２１ｃの中央に設けられており、二面投射 素子を有する前記枠側部２１ｃの両端部に回転駆動する反射素子２８ａ，２８ｂ が設けられていることを特徴とする請求の範囲第８−１２項のいずれか１項記載 の装置。
22. ２２．二面投射素子３０が二面を有する半導体レーザーダイオードからなり、鏡 からなる反射素子２８ａ，２８ｂに対し、枠側部２１ｃに対して実質的に平行な 二つのレーザービームを投射するようにしたことを特徴とする請求の範囲第２１ 項記載の装置。
23. ２３．光感知受容素子３１が半導体素子からなることを特徴とする請求の範囲第 ２１もしくは２２項記載の装置。
24. ２４．ビーム投射素子（２４ａ，ｂもしくは２６もしくは３０及びビーム受容素 子（２５ａ，ｂもしくは２７もしくは３１）が前記素子移動手段の制御ユニット と作動自在に接続していることを特徴とする請求の範囲第１５−２３項のいずれ か１項記載の装置。