專利名稱：具有磁偏置的線性軸的定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)，用于使自動裝配設(shè)備的裝配頭沿著 X軸線性移動，以使元器件載體與電子元器件裝配。本發(fā)明還涉及一種平面定位系統(tǒng)，用于使自動裝配設(shè)備的裝配頭平^f于于由x軸和y軸限定的裝配平面地二維移動，以〗吏元器件載 體與電子元器件裝配。此外，本發(fā)明涉及一種裝置，用于自動地將元器件載體與電子 元器件裝配，其中所述定位系統(tǒng)和所述平面定位系統(tǒng)都用于移動裝 配頭。
背景技術(shù)：
基于電子組件的日趨小型化，在現(xiàn)有的裝配裝置或自動裝配設(shè) 備的裝配準(zhǔn)確度上有很高的要求。電子元器件通過自動裝配設(shè)備安 裝到電子元器件載體上，例如印刷電路板、基板或其他的電路載體。 在此，典型地/使用到一種可定4立的裝配頭，元器4?？梢酝ㄟ^該裝配 頭從元器件輸送裝置的提取位置運送到裝配位置并可以放到元器 件載體上的預(yù)定安裝位置上。所以對于定位系統(tǒng)需要高裝配準(zhǔn)確 度，通過該定位系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地定位裝配頭。由DE 103 02 103 Al 7>開了 一種用于電子元器件的裝配裝置， 在該裝置中(如附圖3B所示)，機(jī)頭安裝架(Kopfmontagestuetze)7a借助于雙線性導(dǎo)向裝置在梁7f上可移動地安置。雙線性導(dǎo)向裝 置具有兩個滑動導(dǎo)向裝置7b。才幾頭安裝架7a可以^睹助于主軸驅(qū)動 裝置7d相對于梁7f來移動。由DE 103 09 880 Al />開了 一種用于線性電動才幾的線圈部分的 承載板。該承載板可以將磁力傳遞至側(cè)向的線性導(dǎo)向裝置上，該磁 力由磁性的驅(qū)動件產(chǎn)生。承載板由例如兩個相互粘合的材料層構(gòu) 成，該材料層具有不同熱膨脹系數(shù)，遠(yuǎn)離于驅(qū)動部件的上層與下層 相比具有明顯高的熱膨脹性。連接栓將工作熱量的一部分從驅(qū)動部 件傳遞到上層。在熱量輸入中，該上層的膨脹要相應(yīng)地大于下層， 乂人而反向于^茲力而彎曲。由EP 1 600 046 Bl />開了一種裝配裝置，在該裝配裝置中可以 借助于在工作面中運行的裝配頭將元器件安裝在基板上。裝配頭可 以借助于定位系統(tǒng)來運4亍，該定位系統(tǒng)具有在穩(wěn)、定的縱向?qū)虿恐?運行的定位臂以及橫向于縱向?qū)虿康木€性的橫向?qū)虿?。裝配頭 可以通過線性電動4幾沿著4黃向?qū)虿窟\4亍。線性電動4幾的定子由固 定在載體上的》茲4九構(gòu)成。線性電動才幾的可移動的(mobil)線圏部4牛 固定地對應(yīng)于裝配頭。載體的支承磁軌的側(cè)壁具有放大件，該放大 件設(shè)置用于直接獲取在磁軌和線圏部件之間作用的磁力。由WO 2005/112232Al公開了一種裝置，用于在線性導(dǎo)向裝置 上連接線性電動機(jī)轉(zhuǎn)子，該裝置特別應(yīng)用于一種裝配裝置中，該裝 配裝置用于將基板與元器件裝配。該裝置包括線性電動機(jī)轉(zhuǎn)子和可 移動的裝配部件，在該裝配部件上設(shè)置有至少一個導(dǎo)向部件，利用 該導(dǎo)向部件，可移動的裝配部件可以與線性導(dǎo)向裝置進(jìn)4于嚙合。此 外，i殳置有至少一個間隔件，線性電動才幾通過該間隔件與可移動的 裝配部件連接，從而在線性電動機(jī)轉(zhuǎn)子和可移動的裝配部件之間形 成一個間隙，在該間隙中線性電動4幾轉(zhuǎn)子可以變形。因此，由線性電動枳』轉(zhuǎn)子和線性電動才幾定子之間的》茲力帶來的熱偏壓或變形不 會傳遞到線性導(dǎo)向裝置的位置上。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提出一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)與公開的 具有線性電動機(jī)的定位系統(tǒng)相比得到了改善，也就是對于裝配頭實 現(xiàn)了更好的定位準(zhǔn)確度。本發(fā)明描述了 一種定位系統(tǒng)，用于使自動裝配設(shè)備的裝配頭沿 著X軸線性移動，以使元器件載體與電子元器件裝配。定位系統(tǒng)具有(a)支承臂；(b)線性導(dǎo)向裝置，其安裝在支承臂上并沿著x 軸走向；(c)固定部件，其可沿著x軸移動地i殳置在線性導(dǎo)向裝置 上，并且其這樣i殳計，即裝配頭可以安裝在固定部件上；以及(d) 線性電動機(jī)，其與支承臂和固定部件這樣耦合，即在線性電動^L的 相應(yīng)控制中，固定部件可以沿著x軸運行。4艮據(jù)本發(fā)明， 一方面固 定部件的至少 一個部分相對于支承臂i殳置在第 一側(cè)面上，該部分可 以安裝裝配頭，另 一方面線性電動4幾相對于支卩K臂設(shè)置在第二側(cè)面 上，該第二側(cè)面不同于第一側(cè)面。所描述的定位系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)這樣來理解，即線性電動才幾沒有^殳置在 間隙中，該間隙在支承臂和安裝在支承部件上的裝配頭之間延伸。 因為通常裝配頭在側(cè)向上安裝在支承部件上，這意味著，線性電動 機(jī)相對于支承臂優(yōu)選要么安裝在其上方、其下方或者安裝在遠(yuǎn)離于 裝配頭或支承部件的側(cè)面上。通過這種方式，線性電動4幾與支承部 件或裝配頭產(chǎn)生間隔，從而減少了熱源線性電動才幾和裝配頭之間的 熱耦合并且由此而實現(xiàn)了更好的散熱。如果線性電動機(jī)設(shè)置在支承臂的上方或下方，由線性電動機(jī)產(chǎn) 生的熱流導(dǎo)致了優(yōu)選僅^又在垂直的z方向上支承部件的扭曲。其優(yōu)
點在于，在裝配過程中僅在Z方向上的扭曲可以僅僅極少地影響到 可實現(xiàn)的裝配準(zhǔn)確度。該裝配準(zhǔn)確度即通過裝配平面中的真實的實際裝配位置與額定裝配位置的偏差來決定，該裝配平面垂直于z軸。在此值得注意的是，定義"在第一側(cè)面上，，或定義"在第二側(cè) 面上"并未表示，固定部件-部分或線性電動機(jī)必須直接位于支承臂上。/人而由這些定義確定出，從支卩K臂上來看，固定部件-部分和線性電動枳』i殳置在不同的空間方向上。裝配頭以已知的方式設(shè)置用于接收、傳送及安裝元器件。裝配 頭可以是一種所謂的單件裝配頭，其具有單一的元器件固定裝置， 或者也可以是多件裝配頭，其具有多元器件固定裝置。在多件裝配 頭中，在使用所謂的收集及安置原理(collect & Place Prinzips )時 首先由一個或多個元器件-輸送裝置提取多個元器件并且一同傳送那里，這些元器件順次地裝配到元器件載體的預(yù)定的安裝位置上。使用線性電動機(jī)可以以有利的方式實現(xiàn)固定部件的線性移動。 因此，例如在主軸驅(qū)動時，而不需要由^走轉(zhuǎn)運動變換到線性的滑動 運動。線性電動機(jī)具有的優(yōu)點是，直到六倍重力加速度時也可以實 現(xiàn)穩(wěn)定的定位運動。才艮據(jù)本發(fā)明的實施例，線性電動沖幾至少沿著垂直于x軸的y軸 與固定部件隔開，/人而在固定部件和線性電動才幾之間具有第一間隙。通過線性電動才幾與固定部4牛之間所安4非的間隔可以額外i也減 少/人線性電動才幾至安裝在支7K件上的裝配頭的熱^r入。由此，裝配 頭可以盡可能地與線性電動4幾的工作熱量分離，該工作熱量會才艮據(jù) 線性電動4幾的各種工作條4牛而明顯不同。因此，裝配頭可以在定4立
系統(tǒng)的不同的工作條件中在相對恒定的工作溫度下工作，乂人而達(dá)到 改善的、也就是更高的裝配準(zhǔn)確度。當(dāng)然，由線性電動機(jī)產(chǎn)生的到 裝配頭上的熱傳遞可以額外地通過線性電動才幾的冷卻或熱隔離來 減少。通過線性電動^/L和固定部件之間的熱分離，安裝在支承臂上的 線性導(dǎo)向裝置也割斷了少許的廢熱，乂人而在線性導(dǎo)向裝置內(nèi)部出現(xiàn) 極少的熱偏壓，進(jìn)而可以對此實現(xiàn)了定位準(zhǔn)確度的改善。根據(jù)本發(fā)明的實施例，支承臂沿著y軸與固定部件隔開，從而 固定部件和支承臂之間具有第二間隙。通過這種方式，可以在一個 側(cè)面上的固定部件或在其之上安裝的裝配頭與在另一側(cè)面上的支 承臂或與支承臂耦合的線性電動機(jī)之間實現(xiàn)額外的熱分離。由此， 裝配頭的裝配度也進(jìn)一步地不會關(guān)系到支承臂的有可能存在的發(fā) 熱。存在第二間隙的優(yōu)點在于，在固定部件和支承臂之間形成可靠 間距，從而在固定部件和/或支承臂可能發(fā)生熱扭曲時也不會形成直 接的4幾械接觸，并且由此而不會在固定部件和支承臂之間形成額外 的摩才察。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，線性電動機(jī)具有定子，其安裝在 支承臂上；以及轉(zhuǎn)子，其安裝在固定部件上。在此，定子典型地具有可選地多個設(shè)置在支承臂上的磁鐵。這 些^H失可以是電》茲4失或7;jc^茲4失。也可以^使用電》茲4失和7lcf茲《失的混合 體。使用永磁鐵的優(yōu)點在于，定子可以作為電被動元件實現(xiàn)，從而 對于定子而言不需要電力供應(yīng)，以-使定位系統(tǒng)驅(qū)動。此外，〗吏用永 磁鐵的優(yōu)點在于，不需要電流來產(chǎn)生定子-磁場，從而由線性電動機(jī) 運4亍而產(chǎn)生的熱車lr入可以^目只寸i也減少。
轉(zhuǎn)子典型i也具有至少 一個電^茲場生成單元，特別是電》茲線圈。 因此，轉(zhuǎn)子是線性電動機(jī)的電主動式元件。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，線性導(dǎo)向裝置具有第 一軸承結(jié)構(gòu)。 第一軸承結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌和至少一個線性導(dǎo)向器，其這樣安裝在導(dǎo)軌
上，即第一軸承結(jié)構(gòu)一黃向于x軸是固定軸承且平4亍于X軸是浮動軸承。
優(yōu)選地:沒置兩個線性導(dǎo)向器，乂人而可以以簡單的方式實現(xiàn)一種 封閉的第一軸承結(jié)構(gòu)，該軸壽義結(jié)構(gòu)沿著y軸或沿著垂直于x軸和y 軸的z軸是固定軸承且沿著x軸是浮動軸承。因此，第一軸承結(jié)構(gòu) 已經(jīng)是一種全功能性的線性導(dǎo)向裝置，因為在垂直于x軸定位的平 面內(nèi)部，固定部件既不能移動，固定部件也不能相對于支^^臂傾殺+。 但是，特別是通過較大的加速度和減速度來高動力地運行框架系統(tǒng) (Portalsystem )時將出現(xiàn)短暫的扭曲，該扭曲會不利地影響裝配準(zhǔn) 確度。這也適合于運行在固定部件上安裝的裝配頭，在該裝配頭中， 元器件將通過元器件固定裝置(例如吸移管)的有針對性的運動而 沿著垂直于x軸和y軸的z軸^^妄收和》文下。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，線性導(dǎo)向裝置具有第二軸承結(jié)構(gòu)， 其是浮動軸承并且相對于第 一軸承結(jié)構(gòu)這樣設(shè)置，即線性電動才幾在 定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的磁引力起到至少沿著y軸來固定浮動軸承的作用。
在此，沿著y軸固定浮動軸承這樣理解，即線性電動機(jī)的磁力 引起了平行于x軸的轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩有可能會不利地影響到第二軸承 結(jié)構(gòu)，即固定部件有可能以x軸傾斜，乂人而固定部件有可能固定地 向支承臂纟齊壓。然而，這種通過線性電動才幾的,茲力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或傾 殺牛力矩會促4吏，在y-z平面中準(zhǔn)確;也確定固定部4牛和支7 義臂之間的相對位置，因為第二軸承結(jié)構(gòu)由此而^皮負(fù)載，進(jìn)而固定部件相對于
支岸義^,的定^f立和定向者卩能在y-z平面中凈皮準(zhǔn)確;也確定。
當(dāng)然，固定部件相對于支^^臂沿著x軸的可移動性也可以在l吏 用兩個軸承結(jié)構(gòu)的組合時獲得。
上面的軸承結(jié)構(gòu)可以以多種方式例如借助于滑動軸承來實現(xiàn)。 相關(guān)材料在此可以這樣選擇，即確保了在固定部件和支承臂或連4妄
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，第二軸承結(jié)構(gòu)具有至少一個滾輪 (rolle),其可以在支承臂或固定部件的滾動面上滾動。這具有的優(yōu) 點是，第二軸承結(jié)構(gòu)可以以簡單的方式實現(xiàn)，其中當(dāng)在轉(zhuǎn)軸中相應(yīng) 的無摩擦(reibungsarm )地支承滾輪時可以實現(xiàn)定位系統(tǒng)的較小的 摩4察阻力。
優(yōu)選地，滾4侖在固定部件上可轉(zhuǎn)動地i殳置，乂人而當(dāng)固定部件沿 著x軸在支承臂上移動時，在支承臂上僅僅只要設(shè)置一個工作面， 滾4侖支厚、在該工作面上，并且該;袞4侖沿著該工作面-袞動。在此，工 作面可以直4妻在支7 義臂上形成。可選地，工作面可以例如由準(zhǔn)確固 定的成型件來提供，該成型件沿著x軸在支承臂上延伸。在最簡單 的情況下，成型件是一個板條，該板條在橫截面中是一個簡單的角。
為了相對于在yz平面中不希望的傾殺+而確保固定部件的高的 傾斜穩(wěn)定性，可以沿著x軸錯置多個滾輪。高的傾斜穩(wěn)定性特別是 在所述定位系統(tǒng)的高動力運行時有助于提高裝配準(zhǔn)確度。
定位系統(tǒng)可以這樣i殳計，即一個或多個滾4侖基本上但a又用于^妄 收動力負(fù)載并且不通過線性電動才幾的全部^茲力來加載。線性電動枳j 的》茲力尤其可以由第一軸7 義結(jié)構(gòu)4妄收。滾4侖的偏壓例如可以^4居固
定部件的^14戒的剛性或者通過固定部件的變形通過線性電動^L的
7磁力來調(diào)節(jié)。在此，滾輪的較高的偏壓可以通過降低固定部件的剛 性或固定部件自身適當(dāng)?shù)膹椥詠韺崿F(xiàn)。當(dāng)然在較高的彈性變形時確 保了，線性電動機(jī)的磁隙不會如此大幅度地降低，即不超過用于磁 隙的下限/^差值。
此外，滾輪的偏壓可以通過線性電動機(jī)的設(shè)置來保證。通過從
0°到90°之間來擴(kuò)大滾動軸和線性電動才幾牽引方向之間的角度可 以才是高-袞動4扁壓。
滾動偏壓的可調(diào)整性也可以在運4亍時通過可變的加固件的動 力控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。不依賴于可能存在的動力調(diào)節(jié)，滾動偏壓的可調(diào) 整性具有的優(yōu)點是，可以為滾輪保證最佳化的運轉(zhuǎn)條件。然后，在 高動力的運動中也不會使?jié)L輪從預(yù)設(shè)的工作面上脫離。
通過由第一和第二軸7 義結(jié)構(gòu)構(gòu)成的所述組合，加速不^又沿著x
軸而且沿著y軸都可以最佳地進(jìn)行。此外所述定位系統(tǒng)還可以產(chǎn)生 所有主動的系統(tǒng)屬性(例如高振蕩-固有頻率和高緩沖)，該高緩沖 又在發(fā)生不希望的振蕩時導(dǎo)致定位系統(tǒng)的特別短的振動衰減時間。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，第一軸承結(jié)構(gòu)設(shè)置在第二軸承結(jié)構(gòu) 的下方。其優(yōu)點是，這樣的橫向于x軸的作為固定軸承的軸承結(jié)構(gòu) 比在所有方向上都作為浮動軸承的軸承結(jié)構(gòu)要更接近于裝配平面。 因此，固定軸承要更接近于用于元器件的安裝位置，該元器件由安 置在固定部件上的裝配頭安裝到位于裝配平面中的元器件載體上。 與相反的情況進(jìn)行相比，在這種情況中固定軸承相比于浮動軸承更 遠(yuǎn)離于裝配平面，這尤其在高動力運行定位系統(tǒng)時導(dǎo)致更高的裝配 準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，固定部件是裝配頭固定板。這表示， 固定部件的至少 一個朝向支承臂的側(cè)面是盡可能平滑的平面，裝配
本發(fā)明還描述了 一種平面定位系統(tǒng)，該平面定位系統(tǒng)用于平行
于由x軸和y軸限定的裝配平面來移動自動裝配i殳備的裝配頭，以 使元器件載體與電子元器件裝配。該平面定位系統(tǒng)具有(a)固定 的線性導(dǎo)向裝置，其沿著y方向走向；以及(b) 4艮據(jù)上述實施例 的任一個所述的定位系統(tǒng)。
因此，上述線性定位系統(tǒng)也可以以有利的方式用于二維的平面 定4立系統(tǒng)。聯(lián)系上下文由此而"i正明，在上文中通過定^f立系統(tǒng)描述的 線性導(dǎo)向裝置和用于平面定位系統(tǒng)的固定的線性導(dǎo)向裝置是不同 的導(dǎo)向裝置。
本發(fā)明還描述了一種裝置，用于自動地將元器件載體與電子元 器件裝配。該裝置具有上述的線性的定位系統(tǒng)和/或上述的平面定位 系統(tǒng)。
用于自動化裝配的裝置(也可以稱為自動裝配設(shè)備)典型地具 有裝配頭，利用該裝配頭，該裝置將電子元器件從提取位置中4是取， 輸送至元器件載體之上的裝配位置并且預(yù)定的位置處安裝到元器 件載體上。在此，這些元器件分別在準(zhǔn)確設(shè)定的位置中被安裝到元 器件載體上。該裝配位置由相應(yīng)的元器件連4妄面確定，該元器件連 *接面用于元器件的電觸點*接通。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該裝置還具有一種元器件輸送裝 置，該元器件輸送裝置用于連續(xù)地將元器件提供到至少一個提取位 置上，元器件可以從該提取位置處由裝配頭接收。
在此，所使用的定位系統(tǒng)或所使用的平面定位系統(tǒng)這樣確定尺 寸，即裝配頭不僅僅定位于實際的裝配區(qū)域之上，而是也可以定位 在元器件輸送裝置之上，從而所供應(yīng)的元器件不僅僅可以被流暢地 裝配，也可以被流暢地提取。因此，由于通過上述定位系統(tǒng)可實現(xiàn) 的高機(jī)械穩(wěn)定性，不僅可以實現(xiàn)高準(zhǔn)確度的裝配，也可以實現(xiàn)所供 應(yīng)的元器件的高準(zhǔn)確的提耳又。才艮據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該裝置還具有4聶像才幾，該才聶像才幾相對于固定部件設(shè)置在固定的空間位置中并且^殳置用于4企測安置在 裝配區(qū)域中的元器件載體。在此，攝像頭逐一檢測在元器件載體上形成的記號，根據(jù)該記 號通過附加連4妾于4菱<象才幾的評估單元可以確定出元器件載體安置 到自動裝配設(shè)備的裝配區(qū)域中的精確位置。特別是鑒于電子組件的 日趨小型化，準(zhǔn)確識別元器件載體的位置是必要的，因此，元器件 實際上在正確位置處安裝在元器件載體上。因為所使用的攝像機(jī)(也稱為印刷電路板攝像機(jī))的可視范圍 典型地明顯小于待裝配的元器件載體，所以利用^t聶像采集不能同時 檢測所有在元器件載體上存在的記號?；谶@種原因，在將待裝配 元器件載體引入到裝配區(qū)域中之后需要攝像機(jī)適當(dāng)?shù)倪\行，以便連 續(xù)地檢測至少唯——個記號，并且以1更于由此而在裝配區(qū)域中確定 出待裝配的元器件載體的精確的空間位置。通過在固定部件上安置 攝像機(jī)，可以由此而以有利的方式放棄為攝像頭提供獨立定位系 統(tǒng)。


本發(fā)明其他的優(yōu)點及特征由下面對目前的優(yōu)選實施例的示例 性描述給出。
圖l是裝配裝置的透視圖，該裝配裝置具有根據(jù)本發(fā)明的實施 例的平面定^f立系纟充，圖2是根據(jù)第一實施例的線性定位系統(tǒng)的橫截面視圖，在該實 施例中線性電動機(jī)與用于自動裝配設(shè)備的固定部件隔開，并且在該實施例中i殳置兩個相互間隔的軸岸義結(jié)構(gòu)，其中 一個軸岸義是固定軸7 義，另一個軸7fc是通過線性電動才幾的》茲力來負(fù)載的浮動軸岸義，以及圖3是根據(jù)第二實施例的線性定位系統(tǒng)的橫截面視圖，在該實 施例中浮動軸承的支承面對準(zhǔn)固定軸承的空間設(shè)置。在這里需要補充說明的是，在附圖中相同的或彼此對應(yīng)的構(gòu)件 的參考標(biāo)識<又以其第一編號來區(qū)分。
具體實施方式
圖1示出了自動裝配i殳備100，其具有才幾架102,在該才幾架上 安置有兩個平^f于對準(zhǔn)的固定的線性導(dǎo)向裝置103。這兩個導(dǎo)向裝置 103承接一個橫向放置的支承臂104。橫向放置的支承臂104自身 4又具有一個〗又示意性示出的線性導(dǎo)向裝置105,在該導(dǎo)向裝置上設(shè) 置有可移動的固定部件106。兩個線性導(dǎo)向裝置103沿著y方向運 行，線性導(dǎo)向裝置105沿著x方向運行。在固定部件106上固定裝配頭107，該裝配頭具有至少一個元 器件-固定裝置120。根據(jù)在這里示出的實施例，固定裝置是吸移管 120，該吸移管借助于驅(qū)動裝置(未示出)可以沿著垂直于x-及y 方向的z方向移動。
此外，為了校正所接收的元器件的角度位置以及能夠?qū)⒃骷b配在正確的方位，還i殳置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(未示出)。^f昔助該凝: 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，吸移管120可以繞其縱軸轉(zhuǎn)動。自動裝配設(shè)備100還具有元器件輸送裝置110,元器件(在圖 1中未示出)可以通過該元器件輸送裝置輸送給在元器件提取位置 112處的裝配工序。此外，自動裝配i殳備100具有傳送帶131，元 器件載體或印刷電路板130可以通過該傳送帶被裝入裝配區(qū)域中。 吸移管107可以通過裝配頭107的平行于x-y平面的相應(yīng)運動在所 有的裝配區(qū)域的內(nèi)部定位。此外，自動裝配i文備100具有處理器或^:據(jù)處理裝置101。在 凄史據(jù)處理裝置101上可以設(shè)計用于自動裝配i殳備100的工作程序， 該自動裝配設(shè)備用于印刷電路板130和元器件的裝配，從而自動裝 配i殳備100的所有的紐 f牛以同步的方式工作，進(jìn)而有助于無錯4吳且 流暢地裝配印刷電^各板130和元器件。在固定部件106上額外地固定所謂的印刷電路板攝像機(jī)140， 該印刷電路板攝像機(jī)設(shè)置用于檢測至少一個在印刷電路板130上顯 示的記號132。通過這種方式，可以通過印刷電路板4聶像4幾140的 可視區(qū)域之內(nèi)的記號132的位置測量確定出進(jìn)入到裝配區(qū)域中的印 刷電路板130的準(zhǔn)確位置。為了測量位置并且為了控制所接收的元器件，設(shè)置有攝像機(jī) 150，該攝像機(jī)根據(jù)在這里示出的實施例設(shè)置在自動裝配設(shè)備100 處的固定位置中。視覺的元器件測量優(yōu)選直接在元器件從元器件輸 送裝置110上接收后通過元器件:懾像機(jī)150上方的裝配頭107的相 應(yīng)的定位來實現(xiàn)。由攝像機(jī)150接收的圖像將在評估單元151中評 估，并且在此確定出所接收的元器件相對于吸移管120的位置。
評估單元151也可以集成在凄t據(jù)處理裝置101中。在此，評估 裝置151借助于自身的硬件或也可以借助于固有的軟件來實現(xiàn)。要注意，本發(fā)明并不限于用于在這里示出的自動裝配設(shè)備100。 本發(fā)明例如也可以通過元器件攝像機(jī)來實現(xiàn)，該元器件攝像機(jī)與裝 配頭一同運行，并且設(shè)置該元器件攝像機(jī)用于，當(dāng)從提取位置112 直到裝配位置時4企測所^接收的元器件。聯(lián)系上下文，本發(fā)明也可以使用多件裝配頭，該多件裝配頭具 有多個固定裝置，并且該多件裝配頭可以同時輸送多個元器件。在 此，固定裝置可以行列-或矩陣式地設(shè)置。同樣，固定裝置也可以圍 繞旋轉(zhuǎn)軸徑向豎立地安置，乂人而多個元器件可以通過固定裝置的轉(zhuǎn) 動被連續(xù)地被接收并且也可以被釋放。當(dāng)然本發(fā)明也可以通過單件 -或多件-裝配頭的其他任意形式實現(xiàn)。圖2示出了線性的定位系統(tǒng)的橫截面圖，在該定位系統(tǒng)中，固 定部件206沿著垂直于y軸且垂直于z軸(也就是垂直于標(biāo)記平面) 的x軸可移動地設(shè)置在支承臂204上。在固定部件206上固定裝配 頭。固定部件206具有盡可能平滑的表面，該表面可以例如通過螺 紋連4妄件穩(wěn)定地固定裝配頭。因此，該固定部件也稱為裝配頭固定 板206。裝配頭207具有i殳計為吸移管的固定裝置220。固定裝置220 可以在提供相應(yīng)的負(fù)壓時以已知的方式接收電子元器件221 。在固定部件206上還設(shè)置有所謂的印刷電路板攝像才幾240,該 印刷電路板攝像機(jī)可以沿著光學(xué)軸線241監(jiān)測印刷電路板(未示出) 的記號。因此，通過附加連接于攝像機(jī)240的評估單元可以根據(jù)所 檢測的記號位置確定出待裝配的印刷電路板的精確的空間位置。攝{象才幾240在固定部件206上的固定具有的優(yōu)點是，不必為了定位掘^ #4幾240而才是供單獨的才聶^4幾定^f立系統(tǒng)。固定部4牛206的移動通過線'f生電動才幾260來實3見。線'性電動枳i 具有與支卩K臂204耦合的定子261和與固定部件206耦合的轉(zhuǎn)子 262。定子261通過f茲性才反來實現(xiàn)，在該/磁性^反中垂直于標(biāo)記面連 續(xù)地設(shè)置具有交替極性的多個永磁鐵。轉(zhuǎn)子262具有電;茲線圈單元， 該電i茲線圈單元可以通過供電線3各(未示出)力口載電流。由圖2可以看出，電》茲線圏單元262沿著y軸這樣與固定部件 206隔開，即在電》茲線圈單元262和固定部件206之間形成間隙265?，F(xiàn)熱分離。眹系上下文<直得注意的是，由于電^皮動的定子261，電 主動的轉(zhuǎn)子262完全為線性電動機(jī)260的放熱提供了重大的貢獻(xiàn)。因此，通過在固定部件206和轉(zhuǎn)子262之間所述的間隔，通過 固定部件206間接傳遞到裝配頭207上的熱量被明顯地減少。因此 在定位系統(tǒng)的高動力運行時，裝配頭207也可以在盡可能熱穩(wěn)定的 條件下工作。由此，所述的熱分離不僅僅改善了定位準(zhǔn)確度，而且 也有助于通過盡可能解除熱變形的裝配頭207而實現(xiàn)4青準(zhǔn)的裝配。此外，由圖2可以看出，所示的定4立系統(tǒng)或平面定4立系統(tǒng)的x 軸的軸7fc系統(tǒng)由兩個軸7K的組合構(gòu)成，即第一軸壽義270和第二軸壽義 280。動的導(dǎo)向器270形成，對于這兩個導(dǎo)向器在示出的橫截面圖上僅能 看到一個導(dǎo)向器270。當(dāng)然也可以-使用兩個以上的導(dǎo)向器270。 導(dǎo)向器270借助3求軸承273可移動地固定在導(dǎo)軌271上，該導(dǎo) 軌固定在支承臂204上。導(dǎo)向器270和導(dǎo)軌271這樣共同作用，即 橫向于x軸的第一或下方軸承結(jié)構(gòu)270是固定軸承，且沿著x軸的 軸承結(jié)構(gòu)是浮動軸承。因此，第一軸承結(jié)構(gòu)271也是一個全功能性 的線性導(dǎo)向裝置，由于在轉(zhuǎn)子262和定子261之間的》茲性吸引力， 該線性導(dǎo)向裝置在順時針方向承受固定部件206的傾斜力矩 (kippmoment )。要注意，下方的軸承結(jié)構(gòu)270與固定部件206的剛性可以這樣 設(shè)置，即在通過轉(zhuǎn)子262和定子261之間的》茲力產(chǎn)生的傾斜力矩由 軸承結(jié)構(gòu)270接收。固定部件206的剛性可以通過加固件206a的 尺寸來配合每一種要求。第二軸承結(jié)構(gòu)280具有至少一個滾l侖281,該滾4侖以轉(zhuǎn)軸282 可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置。該轉(zhuǎn)軸相對于固定部件206處于一個固定的空間位 置中，從而在固定部件206沿著x軸的移動時，滾輪281在成型件 283的工作面284上滾動。成型件283與支承臂204固定連接。通 過才交準(zhǔn)成型件283在支^^臂204上的位置可以調(diào)節(jié)定子261和轉(zhuǎn)子 262之間的》茲隙的大小。可選地，工作面當(dāng)然也可以直接在支承臂 204上形成。通過定子261和轉(zhuǎn)子262之間的磁力產(chǎn)生了固定部件206的傾 斜力矩，該傾斜力矩導(dǎo)致了，即滾輪(laufrolle) 281向工作面284 擠壓。因此，固定部件206的空間位置也可以當(dāng)裝配頭207的高動 力移動時準(zhǔn)確地確定，乂人而未依賴于裝配頭207的運動狀態(tài)可以始 終^f呆-i正高的位置準(zhǔn)確度，進(jìn)而也可以4呆i正高的裝配準(zhǔn)確度。所示的位置系統(tǒng)這樣設(shè)置，即滾輪281基本上僅l又用于接收動 力的負(fù)載。這表示，滾輪281沒有利用通過由線性電動機(jī)260的磁 力產(chǎn)生的全部傾斜力矩來加載。即該傾斜力矩專交大部分被第一軸承
結(jié)構(gòu)270 "l妄收。滾4侖281的偏壓能夠例如通過固定部件206的初4成 剛性或通過固定部4牛206的變形#4居線性電動4幾260的》茲力來調(diào) 節(jié)。在此要說明的是，線性電動機(jī)260也可以以其他的方位固定在 支承臂204或固定部件206上。因此，線性電動機(jī)260的石茲隙可以 以0°到90°之間的任意角度相對于x-y平面定位。通過合適地選 擇該角度，也就是通過線性電動機(jī)260合適的傾斜位置，滑輪281 的由》茲力產(chǎn)生的沖齊壓力可以在工作面284上進(jìn)4亍調(diào)節(jié)。在此，當(dāng)》茲 隙平行于xz平面定位時，該4齊壓力是最大的。另一種定義是，當(dāng) 上限角度為90。時，該擠壓力也是最大的。此外，在此要i兌明的是，線性電動4幾也可以i殳置在背面(也就 是在圖2中示出的支承臂204的左邊)。特別是用于自動裝配i殳備的線性電動才幾的所述的構(gòu)想具有的 優(yōu)點是，完整的線性軸承系統(tǒng)與直線發(fā)動機(jī)可以一起在緊湊及結(jié)構(gòu) 空間技術(shù)上合理的結(jié)構(gòu)之內(nèi)實現(xiàn)。此外，軸承-及滾輪布置防止了由 于熱量而偏壓系統(tǒng)，乂人而在高軸^^負(fù)荷條件下不會產(chǎn)生熱量。所述 的軸7fc結(jié)構(gòu)原理可以才艮據(jù)簡單的枳4成組件成本合理地實現(xiàn)用于自 動裝配設(shè)備的x軸。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的線性定位系統(tǒng)的橫截面 圖。相對于通過圖2所述的實施例，第二軸壽義結(jié)構(gòu)380未處于固定 部件306的朝向裝配頭307的部分上，而是位于固定部件306的背 離于裝配頭307的部分上。這意p未著，參照支岸義臂304，第二軸岸義 結(jié)構(gòu)380 (浮動軸承)的支承面對準(zhǔn)第一軸承結(jié)構(gòu)370 (固定軸承) 的空間-沒置。第二軸承結(jié)構(gòu)380的滾輪381圍繞轉(zhuǎn)軸382可轉(zhuǎn)動地設(shè)置。該 滾輪381位于成型件383的工作面384上。工作面例如是硬化的板， 該4反具有才及小的摩纟察。工作面384關(guān)于y方向和z方向傾殺牛;也指向， 從而在線性電動才幾360的轉(zhuǎn)子362和線性電動機(jī)360的定子或,茲性 板361之間的磁性的吸引力中，使得滑輪381垂直地向工作面384 按壓。/磁性板361的唯一優(yōu)選的永f茲鐵安置在》茲軛板361a上。在固 定部件306和支承臂304之間具有間隙365,該間隙有助于裝配頭 307和線性電動才幾360之間額外的熱分離。具有導(dǎo)軌371和導(dǎo)向器372的第一軸承結(jié)構(gòu)370相對于yz平 面是固定軸承370。由此，在轉(zhuǎn)子362和定子361之間磁性吸引力 中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其中固定軸承370為虛擬的轉(zhuǎn)動點。這個轉(zhuǎn)矩的虛擬 的杠桿臂由此而以傾斜的方向 一黃向通過支承臂304 。在此要說明的是，在此描述的多個實施例4又僅是本發(fā)明的可行 性實施例變體中有限的選擇。因此，單個實施例的特征可以以合適 方式相互組合，例變體可以顯而易見地發(fā)現(xiàn)多個不同的實施例 參考標(biāo)識100自動裝配設(shè)備101 ^t據(jù)處理裝置/處理器102機(jī)架103固定的線性導(dǎo)向裝置104橫向的支承臂105線性導(dǎo)向裝置106固定部件107裝配頭110元器件-輸送裝置112元器件-提取位置120固定裝置/吸夾頭(sauggreifer) /吸移管 130元器件載體/印刷電路板/參照面 131傳送帶 132記號140印刷電路板-4聶像機(jī) 150元器件4聶^f象才幾 151 ;平估單元204支承臂206固定部件/裝配頭固定板206a力口固件207裝配頭220固定裝置/卩及移管221元器件240印刷電鴻_板-攝像機(jī) 241光學(xué)軸線 260 H性電動才幾 261定子/磁性板 262轉(zhuǎn)子/電磁線圏單元 265間隙270第一軸承結(jié)構(gòu)271導(dǎo)軌272導(dǎo)向器/滑4反273球軸承280第二軸^R結(jié)構(gòu)281滾輪282轉(zhuǎn)軸283成型件284工作面304支承臂306固定部件/裝配頭固定外反307裝配頭320固定裝置一及移管321元器件360線'性電動才幾361定子/磁性板361 a磁輒板362轉(zhuǎn)子/電》茲線圈單元365間隙370第一軸承結(jié)構(gòu)371導(dǎo)軌372導(dǎo)向器/滑板380第二軸^c結(jié)構(gòu)/浮動軸7 義381滾輪382轉(zhuǎn)軸 383成型件 384工作面
權(quán)利要求
1.一種定位系統(tǒng)，用于使自動裝配設(shè)備(100)的裝配頭(107、207、307)沿著x軸移動，以使元器件載體(130)與電子元器件(221、321)裝配，所述定位系統(tǒng)具有支承臂(104、204、304)；線性導(dǎo)向裝置(105)，安裝在所述支承臂(104、204、304)上并沿著x軸行進(jìn)；固定部件(106、206、306)，沿著x軸可移動地設(shè)置在所述線性導(dǎo)向裝置(105)上，并且所述固定部件這樣設(shè)計，即所述裝配頭(107、207、307)可以安裝在所述固定部件(106、206、306)上；以及線性電動機(jī)(260、360)，所述線性電動機(jī)與所述支承臂(104、204、304)和所述固定部件(106、206、306)這樣耦合，即在所述線性電動機(jī)(260、360)的相應(yīng)控制中，所述固定部件(106、206、306)可以沿著x軸運行，其中，所述固定部件(106、206、306)的至少一個部分相對于所述支承臂(104、204、304)設(shè)置在第一側(cè)面上，所述裝配頭(107、207、307)可以安裝在所述部分上，所述線性電動機(jī)(260、360)相對于所述支承臂(104、204、304)設(shè)置在第二側(cè)面上，所述第二側(cè)面不同于所述第一側(cè)面。
2. 才艮據(jù)4又利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特4正在于，所述線性電動 機(jī)(260)至少沿著垂直于x軸的y軸與所述固定部件(106、 206)隔開，乂人而在所述固定部件(106、 206)和所述線性電 動才幾(260)之間具有第一間隙(265 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述支承臂(104、 204)沿著y軸與所述固定部件(106、 206)隔開，從 而所述固定部件(106、 206)和所述支承臂(104、 204)之間 具有第二間隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述線性電動4幾(260、 360)具有定子(261、 361)，安裝在所述支玎義臂(104、 204、 304) 上；以及轉(zhuǎn)子(262、 362),安裝在所述固定部件(106、 206、 306)上。
5. 才艮據(jù);K利要求4所述的定位系統(tǒng)，其特4正在于，所述線性導(dǎo)向 裝置具有第一軸承結(jié)構(gòu)(270、 370 ),所述第一軸承結(jié)構(gòu)包括 導(dǎo)軌(271、 371)和至少一個線性導(dǎo)向器(272、 273 )，所述 線性導(dǎo)向器這樣安裝在所述導(dǎo)軌(271、 371 )上，即所述第一 軸承結(jié)構(gòu)(270、 370 )橫向于x軸是固定軸承且平行于x軸是 浮動軸承。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述線性導(dǎo)向 裝置具有第二軸承結(jié)構(gòu)(280、 380)，所述第二軸承結(jié)構(gòu)是浮 動軸承并且相對于所述第一軸承結(jié)構(gòu)(270、 370 )這樣i殳置， 即所述線性電動才幾(260)在所述定子(261、 361)和所述轉(zhuǎn) 子(262、 362 )之間產(chǎn)生的磁性吸引力起到至少沿著y軸來固 定所述浮動軸岸義(280、 380)的作用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軸承 結(jié)構(gòu)(280、 380)具有至少一個滾4侖(281、 381)，所述滾4侖 可以在所述支承臂(204 、 304 )或所述固定部件的滾動面(284 、 384)上滾動。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項所述的定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一軸承結(jié)構(gòu)(270、 370 )設(shè)置在所述第二軸承結(jié)構(gòu)(280、 380)的下方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述固定部件(106、 206、 306)是裝配頭固定外反。
10. —種平面定位系統(tǒng)，用于使所述自動裝配設(shè)備(100)的所述 裝配頭(107、 207、 307)平行于由x軸和y軸限定的裝配平321)裝配，所述平面定^f立系統(tǒng)具有固定的線性導(dǎo)向裝置(103),所述線性導(dǎo)向裝置沿著y 方向4于進(jìn)；以及根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的定位系統(tǒng)。
11. 一種裝置，用于自動地將所述元器件載體(130)與所述電子 元器件(221、 321)裝配，所述裝置具有根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的定位系統(tǒng)和/或根據(jù) 4又利要求10所述的平面定4立系統(tǒng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述裝置還具有 一種元器件輸送裝置(110),用于連續(xù)地將所述元器件(221、 321 )提供到至少一個提取位置(112)上，所述元器件(221、 321)可以從所述提取位置處由所述裝配頭(107、 207、 307 )接收。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11至12中任一項所述的裝置，其特征在于，所 述裝置還具有攝像機(jī)(140、 240)，所述攝像機(jī)相對于所述固 定部件(106、 206)設(shè)置在固定的空間位置中并且設(shè)置用于檢 測安置在裝配區(qū)域中的所述元器件載體(130)。
全文摘要
一種定位系統(tǒng)，用于沿x軸線性移動自動裝配設(shè)備的裝配頭(207)，使元器件載體與電子元器件裝配(221)。定位系統(tǒng)具有支承臂(204)；線性導(dǎo)向裝置，安裝在支承臂(204)上并沿x軸走向；固定部件(206)，沿x軸移動地設(shè)置在線性導(dǎo)向裝置上且其這樣設(shè)計，即裝配頭(207)可安裝在固定部件(206)上；以及線性電動機(jī)(260)，其與支承臂(104、204)和固定部件(206)這樣耦合，即在線性電動機(jī)(260)的相應(yīng)控制中，固定部件(106、206、306)可沿x軸運行。固定部件(206)的至少一個部分相對于支承臂(204)設(shè)置在第一側(cè)面上，該部分可安裝裝配頭(207)。線性電動機(jī)(260)相對于支承臂(204)設(shè)置在第二側(cè)面上，該第二側(cè)面不同于所述第一側(cè)面。
文檔編號H05K13/04GK101155507SQ20071015134
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者穆罕默德·邁赫迪安普, 蘇珊·克魯普克 申請人:西門子公司