专利名称：装配头和用于把基板与元件装配到一起的方法
技术领域：
本发明涉及装配头以及借助于装配头将基板与元件装配到一起的方法。
背景技术：
为将元件装配到基板上，大量不同的装配头是公知的。例如转塔式装配头，其中，围绕一共用旋转轴旋转对称地设置许多真空吸管。装配头通过分别接受和随后旋转两个真空吸管之间的角距而实现在接受元件的接受位置上方的移动。因此，利用转塔式-装配头可以接受多个元件，并且随后将所接受的元件下降到所要装配的基板的为元件预先规定的装配位置上。
此外，公知的还有单体装配头，由这些装配头分别将元件从给料单元中取出并装配到基板上预先规定的位置上。在这里，在每个元件之后，基板和给料装置之间的路段必须后挪。
此外，公知的还有滚筒式装配头(Turre-Head)，其中，多个装配头围绕一垂直固定的旋转轴旋转。大多是将这些旋转的装配头设在控制其垂直移动的机械移动连杆上。所要装配的基板在沿着滚筒式装配头圆周设置的装配位置下方移动，在该位置上，元件由滚筒式-装配头装配到基板上。在沿着滚筒式-装配头圆周的另一个位置上接受元件。在这里，同样要求移动，从而将元件输送到滚筒式-装配头的这个接受位置上。
此外，公知的还有所谓的排式装配头(Gang-Pick)，其中，多个真空吸管设置成一排。可以由这多个真空吸管分别接受元件。特别是可以同时接受全部真空吸管的全部元件。随后，排式装配头全部在基板上方移动，一个接一个地将各自的元件下降到它们在基板上预定的装配位置上。
然而，在要求提高装配技术领域效率的限制条件内，这些公知的装配头达到了其效率极限。此外，还在于所要装配的元件越来越小。因为其表面越来越小，导致，吸管吸附的相应横截面也越来越小，因此，由越来越小的吸持力把持元件。此外，利用较小吸持力把持的元件得到的加速度很有限。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种装配头和用于把基板与元件装配到一起的装配方法，借助该方法可以更为快速和更为灵活地进行装配。
这一目的通过具有独立权利要求所述特征的装配头或装配方法得以实现。本发明优选的结构在从属权利要求中予以要求。
通过本发明所述的装配头，可以在将元件装配到基板上之前，为例如两个或多个待装配的元件彼此设置把持待装配元件的夹具，从而在将装配头安装到待装配的基板上时，装配头上把持的全部元件可同时下降到相应的装配位置上。为此，依据本发明所述的装配头具有至少一个夹具，它在装配头在装配平面的投影中相对于支架固定设置，以及至少一夹具，它在装配头在装配平面的投影中相对于移动区域内的支架可移动。
此外，优选地将夹具在投影方向上可移动地安装在支架上。由此，至少部分省去了在将元件装配到待装配基板上时装配头下降。
确切地说，优选地设置一个固定的和两个可移动的夹具。在这里，可以选择固定夹具作为基点，两个可移动夹具在其上取向定位。例如，在同时装配三个元件时，固定夹具上一个，两个可移动夹具上各一个，选择固定夹具上把持的元件的装配位置作为基点。两个可移动夹具根据在可移动夹具上把持的元件的装配位置相对于在固定夹具上把持的元件的装配位置的各自距离，与固定夹具相关定位，从而在装配头或夹具下降到待装配基板上的同时，可以将所有三个待装配元件装配到基板上各自的预设装配位置上。
夹具可以是真空夹具。此外，可以各自具有一旋转驱动装置，由其可驱动夹具相对于支架旋转。在装配头上也可以设置有位移测量系统，由其可测出夹具到基板的距离。
依据本发明，也可以在装配之前确定一些位置的顺序，在这些位置上装配头在装配过程期间可相对于装配平面移动。在这里，装配头的位置这样确定，即使固定夹具以及在移动区域内尽可能多的可移动夹具可以分别在相应的装配位置上方定位。由此，在提高灵活性的情况下可以达到最大的装配效率。为此例如可以形成装配头可移动夹具的移动区域图象，并且该图象与基板上装配元件装配位置的图象重合。在这样一种重合中可以看出，每当用固定夹具装配元件时，可以利用哪些可移动夹具分别将元件装配到待装配基板上。
在进行这种优化时，例如可以将可移动夹具移动区域的图象相对于基板上待装配元件位置的图象移动，并在可移动夹具的移动区域与基板上一待装配元件的位置一致时进行存储。随后，例如将在该装配步骤中待装配的全部元件从基板上待装配元件位置的图象中移出，并对剩余的待装配元件重新进行分析。作为下一个所要控制的装配位置的标准，可以依据最近邻顺序原则进行，也就是说，尝试达到可以装配尽可能多的元件的最近的装配位置，在该位置上。在这里，并不是强行从前一个装配位置出发处于最近邻的装配位置，而是在考虑到移动行程情况下，为了接受新的元件，要求装配头最小总行程的那个装配位置。
依据本发明的方法，其意义在于，可以用于从相应的给料装置上取下元件。在这里，给料装置上做好拿取元件准备的那些取料位置仅是在基板上相应的装配位置上移动。此外，本发明的意义在于，与装配相同的前提条件也适用于接受元件。
下面，借助附图对本发明进行详细说明。其中图1示出依据本发明实施方式所述装配头的示意性顶视图；图2示出根据本发明优选实施方式所述装配平面上装配头的示意性透视图；图3示出根据优选实施方式所述装配头夹具移动区域图象的示意图。
具体实施例方式
从图1中可以看出，本发明所述的装配头150具有支座100和多个夹具120。这些夹具各自通过支承装置110与支座连接。依据本发明，为达到优化的装配效果，在支座100上安装不同的夹具。中间的夹具120-2与支座100相关，在装配平面(图中为符号平面)的投影方向上相对于支座100固定安装。因此，固定夹具120-2借助固定支承装置110-2安装在支座100上。
安装在固定夹具120-2两侧的两个夹具120-1或120-3，在装配头150在装配平面上的投影方向上相对于支座100可移动设置。正如从图1中通过箭头看出的那样，两个侧夹具120-1和120-3既可在X-方向上，也可在Y-方向上移动。因此，它们利用适合于相应移动的支承装置110-1或110-3安装在支架100上。
为了实现侧夹具120-1和120-3相对于支座100的相对移动，在依据本发明的装配头150上例如设置有驱动装置。这些驱动装置可以安装在支座100里面和/或侧夹具120-1和120-3的里面或上面。
作为侧夹具120-1或120-3的支承装置110-1和110-3，可以考虑X-Y-门式支架也可以考虑磁性表面支承或者其他适合于X-和Y-方向上的支承结构的支承。
图2示出依据本发明所述装配头150在装配平面400上的优选实施方式的示意性透视图。
在此，依据本发明所述带有支座100和夹具120的装配头150，例如可以由X-Y-门式支架驱动装置在装配平面400上的X-和Y-方向上移动。基本上垂直于装配平面的移动，例如可以通过作用于支座100上的相应的Z-驱动装置进行。Z-方向上的各个移动也可以通过夹具120中的单个驱动装置进行。可以将夹具上具有的真空-吸管130设置成使其在Z-方向上形成可单个下降和提升的移动。为此例如可以使用提升-旋转-驱动装置。
图3为表示在图1所示本发明所述装配头150的夹具120的图示中，本发明的装配头150的可移动夹具移动区域的示意图。在此，每个装配头150标有相应的标记200-1，200-2或200-3，它们示出各自的夹具120-1，120-2或120-3的静止位置。
中间的固定夹具120-2构成中间基点200-2的基础，它固定在本发明所述装配头150的夹具移动区域的图象中。固定夹具120-2基点200-2的左侧和右侧分别表示可移动夹具120-1或120-3的移动区域220-1，220-3。可移动夹具120-1和120-3可分别在平行于装配平面(这里为符号平面)的平面内相对于固定夹具120-2移动。
为了能够利用本发明的装配头150优化装配过程，夹具120移动区域的图象在待装配基板上的待装配元件位置的图象上重合。在这里，首先将基板上的待装位置与固定夹具120-2的基点200-2对准，从而借助固定夹具120-2将元件下降到该位置上。此后可以确定，在哪些其他装配位置上可以利用可移动夹具120-1和120-3将元件定位。这些待装配位置在借助基点200-2对准待装位置期间，必须处于可移动夹具120-1或120-3的移动区域220-1或220-3内。
在这样的过程之后，将待装元件的位置图象作相应标记和/或者校正，以便识别已经考虑到的待装位置，从而不会第二次对准该位置。随后重新进行优化，直至所有待装位置得到考虑。
在进行优化之后，将元件按照借助优化确定的顺序进行装配。
权利要求
1.装配系统的装配头，用于将元件装配到待装配基板的装配平面(400)上，装配头(150)具有·支座(100)，其可相对于装配平面(400)移动，·至少一个在装配头(150)在装配平面(400)上的投影中相对于支座(100)固定的夹具(120-2)，和·至少一个在装配头(150)在装配平面(400)上的投影中相对于支座(100)可在移动区域内移动的夹具(120-1，120-3)。
2.按权利要求1所述的装配头，其中·夹具(120-1，120-2，120-3)在投影方向上可移动地安装在支座(100)上。
3.按权利要求1或2之一所述的装配头，其中，准确地设置一个固定的夹具(120-2)和两个可移动的夹具(120-1，120-3)。
4.按权利要求1至3之一所述的装配头，其中，夹具(120-1，120-2，120-3)为真空夹具。
5.按前述权利要求之一所述的装配头，其中，设有旋转驱动装置，由其驱动夹具(120-1，120-2，120-3)可相对于支座(100)转动。
6.按前述权利要求之一所述的装配头，其中，装配头(150)上设有位移测量系统，由其测量夹具(120-1，120-2，120-3)与基板的距离。
7.借助按权利要求1至6之一所述的装配头(150)将基板与元件装配到一起的装配方法，其中，·支座(100)在基板上这样移动，即使固定夹具(120-2)在固定夹具(120-2)上被接受的元件的装配位置上方定位，·可移动夹具(120-1，120-3)相对于支座这样移动，即，使它们在可移动夹具(120-1，120-3)上被接受的元件的各装配位置上定位，这些元件相对于固定夹具(120-2)处于可移动夹具(120-1，120-3)的移动区域内，·在支座(100)和/或者夹具(120-1，120-2，120-3)同时下降到固定夹具(120-2)的装配位置上和可移动夹具(120-1，120-3)的装配位置上的情况下，将元件同时装配到基板上。
8.按权利要求7所述的装配方法，其中，·装配前，确定装配头(150)相对于装配平面(400)移动位置的顺序，其中·装配头(150)的位置这样确定，即使固定夹具(120-2)以及尽可能多的在移动区域内可移动的夹具(120-1，120-3)分别在相应的装配位置上方定位。
9.按权利要求8所述的装配方法，其中，·在确定装配头(150)的位置时，使装配头(150)的可移动夹具移动区域的图象与基板上待装配元件位置的图象(220-1，220-3)重合。
10.按权利要求9所述的装配方法，其中，·重合的图象(220-1，220-3)相对于基板上待装配元件位置的图象移动。
11.按权利要求7至10之一所述的方法，从给料装置上取下元件，其中，在给料装置上设置有取料位置，在该位置上做好拿取元件的准备，然后移动到装配位置的部位上。
全文摘要
依据本发明，在装配头(150)上设置不同类型的夹具(120)。几个夹具在装配头(150)在装配平面的投影中可相对于装配头(150)或支座(100)移动。至少一个夹具(120－2)在装配头(150)在装配平面的该投影中固定设置在装配头(150)上。它的优点是，在安装装配头(150)前，即可将多个夹具(120)的位置相应于待装配基板上相同的多个待装配位置相对彼此调整，从而即使在装配位置不对等设置的情况下，也可借助唯一的下降过程，使多个元件下降。
文档编号H05K13/04GK1444440SQ03110789
公开日2003年9月24日 申请日期2003年1月22日 优先权日2002年1月22日
发明者B·梅恩青格 申请人:西门子公司