本發(fā)明涉及一種電路元件安裝系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種適于控制電路元件安裝頭部的系統(tǒng)，借助從計算機(jī)輔助設(shè)計裝置饋送的電路元件安裝數(shù)據(jù)，無需變換數(shù)據(jù)，就可以有效地在一塊基板上安裝電路元件。

常規(guī)的做法是根據(jù)網(wǎng)格方法，在一塊基板上或印刷電路板上進(jìn)行電路元件，例如電容器、電阻器、晶體三極管等的安裝。更具體地說，網(wǎng)格方法是在一塊印刷電路板上，設(shè)想是一張相應(yīng)于集成電路管腳間距的網(wǎng)格，而在網(wǎng)狀物的交點(diǎn)上安裝電路元件?？上ЬW(wǎng)格方法有一個缺點(diǎn)，即，由于只是在交點(diǎn)上安裝電路元件，故在印刷電路板上顯著地產(chǎn)生出無用空間，而無法進(jìn)行高密度安裝。

此外，在常規(guī)安裝操作中，借助計算機(jī)輔助設(shè)計裝置（此后稱為“CAD裝置”），依靠電路形成條件，例如根據(jù)電路圖形的印刷電路板面積、電路元件類型、電路元件數(shù)目等等，將一個印刷電路或電路元件、導(dǎo)體圖案，等等在印刷電路板上的安排的自動設(shè)計步驟已經(jīng)付諸實施;另一個步驟，借助自動安裝設(shè)備，將電路元件安裝在與導(dǎo)體圖案一起形成的印刷電路板上，由于上述兩個步驟是分開進(jìn)行的，使得安裝時不能充分利用從CAD裝置得到的數(shù)據(jù)。

于是，非常希望發(fā)展一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能利用來自CAD裝置的數(shù)據(jù)，在一塊印刷電路板上安裝電路元件和設(shè)計一個印刷電路。

簡單地說，本發(fā)明提供了一種在印刷電路板上安裝電路元件的方法。在該方法中，一個抓著電路元件的安裝頭部，依靠從CAD裝置所供應(yīng)的電路元件安裝數(shù)據(jù)，移動到定位的印刷電路板上的預(yù)定位置，然后，依靠該數(shù)據(jù)，將該電路元件安裝在印刷電路板上的預(yù)定位置。從CAD裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以包括一個用X和Y坐標(biāo)表示的電路元件安裝位置、一個用旋轉(zhuǎn)角θ表示的電路元件安裝狀態(tài)、電路元件的配置和尺寸，等等。

本發(fā)明也提供了一種電路元件安裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個安裝裝置，它包括一個安裝頭部，用以抓住其上的電路元件，并將電路元件安裝在印刷電路板上，該系統(tǒng)還包括一個控制系統(tǒng)，依靠輸入到其上的電路元件安裝數(shù)據(jù)控制安裝頭部使其移動到印刷電路板上的預(yù)定位置，促使安裝頭部按照預(yù)定的方式將電路元件安裝在印刷電路板上。

因此，本發(fā)明的一個目的是要提供一種在印刷電路板上安裝電路元件的方法，它能利用來自CAD裝置的數(shù)據(jù)以安裝和設(shè)計印刷電路，以完成高密度的安裝。

本發(fā)明的另一個目的是要提供一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能利用來自CAD的數(shù)據(jù)以設(shè)計印刷電路和安裝電路元件，從而完成高密度的安裝。

本發(fā)明再一個目的是要提供一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能根據(jù)任意的方法，在印刷電路板上進(jìn)行安裝電路元件。

本發(fā)明還有另外一個目的是要提供一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能有效地消除印刷電路板上安裝電路元件的誤差。

本發(fā)明尚有另一個目的就是要提供一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能以極高的密度在印刷電路板上安裝電路元件。

本發(fā)明仍然再一個目的是要提供一種電路元件安裝系統(tǒng)，它能以簡單的結(jié)構(gòu)完成上述目的。

本發(fā)明還有的其它目的和優(yōu)點(diǎn)部分是顯而易見的，部分則容易從說明書加以了解。

因此，本發(fā)明包括了諸步驟和一個或多個這些步驟中的相互關(guān)系，本發(fā)明的系統(tǒng)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、元件的組合和適于進(jìn)行這些步驟的部件安排，所有這些都作為例子在下列詳述中加以公開，而本發(fā)明的范圍將在權(quán)利要求中指出。

為了更全面地了解本發(fā)明，可連同附圖一起參閱下列說明，圖中：

圖1是方框圖，說明本發(fā)明一個電路元件安裝系統(tǒng)實施例中所用的控制系統(tǒng);

圖2是安裝部件的平面示意圖;

圖3是安裝頭部平面示意圖;以及

圖4是本發(fā)明電路元件安裝系統(tǒng)操作方式的流程圖。

現(xiàn)將參考附圖，在下文敘述本發(fā)明的電路元件安裝系統(tǒng)。

圖1是可在本發(fā)明的電路元件安裝系統(tǒng)中使用的控制系統(tǒng)的一個實例。圖1中說明的控制系統(tǒng)包括一個CAD裝置10，它所具有的電路形成條件，是在預(yù)定的輸入CAD裝置中的電路形成方案的基礎(chǔ)上確定的，因此，它可以用來產(chǎn)生一個電路元件安裝數(shù)據(jù)，用以在例如一塊印刷電路板一類的基板上自動設(shè)定電路元件的安裝位置和狀態(tài)。這些條件包括例如一塊印刷電路板的面積、電路元件類型、電路元件數(shù)目，等等。

CAD裝置10在電氣上連到一個程序控制器12，使得由CAD裝置10產(chǎn)生的電路元件安裝數(shù)據(jù)可以加到程序控制器12。該數(shù)據(jù)包括，例如一個用X和Y坐標(biāo)表示的電路元件安裝位置、一個用旋轉(zhuǎn)角θ表示的電路元件安裝狀態(tài)、電路元件的配置和大小，等等。旋轉(zhuǎn)角θ可以表示為從所得參考狀態(tài)，例如，將電路元件以平行于電路板長邊的方式安裝在一塊印刷電路板上作為參考狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角。已經(jīng)從CAD10將上述數(shù)據(jù)加到其上的程序控制器12，根據(jù)電路元件安裝秩序，產(chǎn)生一位置數(shù)據(jù)，例如各電路元件安裝位置的X和Y坐標(biāo)的值、各電路元件的一個旋轉(zhuǎn)角度，等等。

程序控制器12然后連到一個操作順序控制部件14以控制與圖2所示的安裝部件18有聯(lián)系的驅(qū)動機(jī)構(gòu)16的操作順序控制圖3所示的安裝頭部，等等，使得從程序控制器12產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)可以加到操作順序控制部件14。驅(qū)動機(jī)構(gòu)16包括，例如一個氣缸、一個旋轉(zhuǎn)軸，等等。此外，程序控制器12還連到位置校正操作電路22，然后將它連到一個X方向驅(qū)動控制部件24、一個Y方向驅(qū)動控制部件26和一個θ角驅(qū)動控制部件28，上述三個部件裝在安裝部件18里并用來控制馬達(dá)M1、M2和M3，以分別驅(qū)動安裝部件18的一個X方向驅(qū)動軸、一個X方向驅(qū)動軸和一個θ角驅(qū)動軸，使得從程序控制器12產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以通過位置校正操作電路22而加到控制部件24、26和28。

圖1中所示的控制系統(tǒng)也包括一個連到位置校正操作電路22的基板位置讀出部件。在說明的實施例中，基板位置讀出部件包括一個連到電路22的數(shù)據(jù)處理器30和一個連到數(shù)據(jù)處理器30的光傳感器32。光傳感器32的作用是讀出印刷電路板上的一個位置。使用傳感器32所讀出的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)處理器30適以判斷在基板或印刷電路板上電路元件安裝位置處是否備有足夠安裝電路元件的地方或空間?？梢杂脭?shù)據(jù)的圖形處理或類似方法作出判斷。該判斷被加到位置校正操作電路22。

此外，圖1的控制系統(tǒng)包括一個也被連到位置校正操作電路22的電路元件位置讀出部件，在已說明的實施例中，該讀出部件包括一個連到電路22的數(shù)據(jù)處理器34和一個連到數(shù)據(jù)處理器34的光傳感器36。光傳感器36的作用是檢測吸牢在安裝頭部20的電路元件狀況。數(shù)據(jù)處理器34適以通過圖形處理等對傳感器36讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。然后將數(shù)據(jù)處理器的一個輸出加到位置校正操作電路22。

考慮到從基板位置讀出部件和電路元件位置讀出部件所供應(yīng)的數(shù)據(jù)，位置校正操作電路22判斷何時要校正由程序控制器12加到其上的位置數(shù)據(jù)，并在需作任何校正數(shù)據(jù)時校正位置數(shù)據(jù)。然后將位置數(shù)據(jù)或校正過的數(shù)據(jù)起碼加到X方向驅(qū)動控制部件24、Y方向驅(qū)動控制部件26和θ角驅(qū)動控制部件28中的一個部件上。

在圖1中，參考數(shù)字38表示操作程序控制器12用的控制盤。

如圖2所示的安裝部件18包括一個裝在底座40上的X-Y工作臺，并在其上裝有一個X方向驅(qū)動部件42和一個Y方向驅(qū)動部件44，安裝部件也包括安排在X-Y工作臺上的安裝頭部20。在安裝部件18附近，安置著一個電路元件饋送部件46，它包括一個部件饋送器、一個送帶器、一個儲料匣，等等，此外，沿著安裝部件18的底座40，也安置著一個基板運(yùn)載部件48，用來將印刷電路板P各按它們的秩序和位置送到安裝部件18，使各塊印刷電路板都處于要在其上安裝電路元件的位置。

在被說明的實施例中的安裝頭部20被制成具有讀出電路元件和印刷電路板二者位置的功能。更具體地說，如圖3所示的安裝頭部20包括一個電路元件抓牢裝置50，它能在其上吸牢電路元件，并隨一間歇旋轉(zhuǎn)軸52間隙地旋轉(zhuǎn)，該安裝頭部還包括一個基板位置讀出器54，它構(gòu)成圖1中所示的光傳感器32，并隨旋轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)。

電路元件抓牢裝置50包括一個調(diào)整角度用的調(diào)整軸56，將電路元件以這個角度安裝在印刷電路板上，并隨間歇旋轉(zhuǎn)軸52間隙地旋轉(zhuǎn)。抓牢裝置50適于在位置A處在其上吸牢電路元件，并將元件在位置C處安裝在印刷電路板上。

基板位置讀出裝置54或傳感器32包括一個照明設(shè)備58和一個傳感頭60，并適于在電路元件抓牢裝置50之前隨旋轉(zhuǎn)軸52間隙地旋轉(zhuǎn)，以讀出印刷電路板上在位置C處的電路元件安裝位置。

安裝頭部20也包括一個構(gòu)成圖1所示的光傳感器36并固定在位置B處的電路元件位置讀出裝置62。電路元件位置讀出裝置62包括一個照明設(shè)備64和一個傳感頭66，并適以讀出旋轉(zhuǎn)到位置B的電路元件抓牢裝置50的電路元件抓牢狀態(tài)。

旋轉(zhuǎn)軸52的間隙旋轉(zhuǎn)是借助換擋馬達(dá)（indexmotor）68來實現(xiàn)的。

現(xiàn)要參看圖1至4在下文說明如上述結(jié)構(gòu)的電路元件控制系統(tǒng)操作方式。

例如，一個以X和Y坐標(biāo)表示其電路元件安裝位置、以旋轉(zhuǎn)角θ表示其電路元件安裝狀態(tài)、電路元件的配置和尺寸上的以及由CAD裝置10產(chǎn)生的諸如此類的數(shù)據(jù)，被加到程序控制器12。然后，程序控制器依靠要安裝的電路元件類型，在由CAD裝置10所供應(yīng)的數(shù)據(jù)加到其上的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生一個位置數(shù)據(jù)，例如電路元件安裝位置的X和Y坐標(biāo)值和旋轉(zhuǎn)角θ的一個值，等等。于是，將這樣產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)加到安裝部件18上。

已在其上饋入位置數(shù)據(jù)的安裝部件18然后根據(jù)例如圖4所示步驟進(jìn)行安裝操作。更具體地說，安裝頭部20的電路元件抓牢裝置50在其上抓著一個由程序控制器12所指定的并由電路元件饋送部件46在位置A以吸入方式所供應(yīng)的電路元件。

然后，安裝頭部20的旋轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)了90度的角度，促使電路元件抓牢裝置50移至位置B，在該處的電路元件位置讀出裝置62或光傳感器36讀出檢測抓牢裝置50的電路元件抓牢狀況。

借助基板運(yùn)載機(jī)構(gòu)48，將運(yùn)到安裝部件18的一塊印刷電路板P在一預(yù)定地方停下來定位。基板位置讀出裝置54或光傳感器32判斷或檢測這樣運(yùn)來的印刷電路板P在其上的一個電路元件安裝位置處是否提供了足夠的地方或空間，以便在其上安裝抓在電路元件安裝部件上的電路元件。

考慮到基板和電路元件位置讀出裝置54和62的輸出，位置校正操作電路22判斷何時需要校正各個電路元件和印刷電路板的位置狀況，在需要校正時，就進(jìn)行校正位置狀況的計算，使得安裝頭部可以在位置上加以控制，以便獲得的最終位置數(shù)據(jù)包括校正過的電路元件安裝位置的X和Y坐標(biāo)值、電路元件旋轉(zhuǎn)角，等等在內(nèi)。然后將安裝頭部20的旋轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)90度的角度，促使電路元件抓牢裝置50處于位置C，降低在該處的抓牢裝置，將電路元件安裝在印刷電路板P上。

之后，升起電路元件抓牢裝置50，然后再將旋轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)180度，促使抓牢裝置50返回到位置A。

在說明過的實施例中，將位置A、B和C設(shè)定位在90度的間隔。但這些位置也可以設(shè)定在其他適合的，例如45度的角度間隔。

從上述可以看出，本發(fā)明的電路元件安裝系統(tǒng)要做得使安裝頭部可以依靠CAD裝置所供應(yīng)的電路元件安裝數(shù)據(jù)移動到基板或印刷電路板上的預(yù)定位置。因此，本發(fā)明允許將常規(guī)網(wǎng)格方法變換為任意的方法，在常規(guī)網(wǎng)格法中，進(jìn)行電路元件安裝位置在交點(diǎn)處的檢測和控制受到限制。反之，本發(fā)明促使電路元件在任一位置、任一狀態(tài)或任一旋轉(zhuǎn)角θ下進(jìn)行安裝，并促使安裝位置根據(jù)CAD裝置的工作面控制進(jìn)行檢測和控制。更具體地說，本發(fā)明在印刷電路板上安裝電路元件是根據(jù)工作面控制確認(rèn)電路元件在板上的位置后進(jìn)行的，使得重復(fù)安裝和元件間的接觸可以有效地加以消除，以完成高可靠性的安裝。此外，本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是，電路元件即使超出其容限時，也可以防止任一故障發(fā)生，這是因為，要在印刷電路板上安裝電路元件的尺寸和地方，在安裝前已經(jīng)檢測過。

此外，正因為要在印刷電路板上安裝電路元件的地方是事先檢測過的，故本發(fā)明有效地防止任一安裝上的誤差，使得可以使用一種非變換的方法或歸納推理法而能自動避免安裝誤差。

另外，本發(fā)明允許對印刷電板上的電路元件安裝位置檢測，使得安裝可在最小距離進(jìn)行。

此外，如上所述，本發(fā)明的電路形成條件，例如印刷電路板的面積、電路元件的類型、電路元件數(shù)等等是根據(jù)電路圖形輸入到CAD裝置的，故CAD裝置能促使電路元件安裝位置自動設(shè)置在印刷電路板上，并在檢查安裝步驟后開始安裝工作，使極高密度的安裝得以完成。

于是，可以理解上面提出的目的（它們當(dāng)中已從先前的敘述搞清楚）實際上是可以達(dá)到的，而且，因為可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下改變上述結(jié)構(gòu)，其意圖是使包含在上面敘述的或附圖所示的所有事物理解為解釋用的而不是限制性的事物。

也要理解的是，下列權(quán)利要求是要把本文所敘述的本發(fā)明所有一般和具體的特點(diǎn)包羅在內(nèi)，而具要把本發(fā)明范圍的所有論點(diǎn)（在行話上說成是屬于范圍內(nèi)的發(fā)明）包羅在內(nèi)。