专利名称：自动电路板装配定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电路板装配系统，其具有至少一个可动的电路板接收器，其中装有电路板的电路板接收器被运送到可将元器件装配到板上的举起地点处，该系统还具有用于检测电路板的位置以便为将元器件装配到电路板上作准备的举起机构。
现有技术这种类型的电路板装配系统对于本领域的技术人员而言是众所周知的。在电路板的装配期间以及在混合电路的制造期间，这类系统用于将电子元器件装配到被运送到电路板接收器上的电路板上。未装配的电路板在电路板接收器上被运送至举起地点，在这里借助于举起机构来检测用于装配工艺的电路板位置。当待装配的板到达举起地点时，举起机构便将板抬起。元器件的装配通常在板被抬起时进行。当装配工艺完成时，板被放下并继续前进，这便允许下一块板到达举起地点。将元器件装配到板上的方法是本领域的技术人员所公知的，因此不再对其进行进一步的说明。通过可检测设在电路板上的对准标记的举起机构，便可实现电路板位置的检测。例如可通过能监测搜索窗口的摄像机来促进检测。可借助于已知的电路板装配系统来检测电路板在举起地点处的位置偏差，该系统例如可识别由不同的对准位置、制造公差和/或元器件公差所引起的偏差，并针对这些情况通过软件来在装配工艺之前进行修正。然而，一项缺点在于，已知的电路板装配系统缺乏检测电路板位置所需的必要精度，尤其是在安装公差非常小的元器件(特别是例如在混合电路的制造期间使用的或用于射频电路的非常小的元器件)的过程中，这一精度要求无法令人满意地实现，或者只能在耗费相当大精力的情况下实现。
因此，本发明的一个目的是提供一种电路板装配系统，其允许在将元器件安装在电路板上之前以简单的方式更精确地定位电路板，即可提供更高的重复精度，以及能够自动地识别设于运送工件的工件载体、尤其是运送电路板的电路板载体上的对准标记。本发明还提供了相应的适当工艺。
发明优点本发明力图通过提供一种对准装置来实现这一目的，该对准装置可将举起地点处的电路板接收器定位到预定的方向位置上。在借助于举起机构检测到由电路板接收器所运送的电路板的位置之前，所述对准装置可将举起地点处的电路板接收器定位到预定的方向位置上。一个接一个到达装配工艺位置处的电路板接收器通过对准装置以非常高的重复精度放置在适当的位置处，使得电路板接收器所夹持的电路板能以所述高重复精度被放在举起地点处的其相应位置中。由于几乎可以忽略处于举起地点处的电路板的位置差异，就可以缩小举起区域内的举起机构的尺寸，因此可采用覆盖了比原先所用更小的投影区域的更高分辨率的成像器来进行操作，因而导致了更高的识别精度，这又将导致在识别电路板上的对准标记和电路板位置的期间具有更高的精度，并将使位置检测更快速和更准确。因此，基于这种位置举起的元器件装配工艺也可通过简单的方式非常精确且无误差地进行。根据本发明，将电路板接收器运送到举起地点可通过任何合适的装置来实现，例如电路板接收器在其上整齐地排列成行的传送带。根据本发明的对准装置最好由机械对准装置如倾斜式引入件和/或电磁对准装置构成，即，它可利用机械力和/或电磁力，以便使作为工件载体的电路板接收器可到达预定的方向位置。
根据本发明的另一实施例，对准装置包括至少一个固定的侧挡件，其在相关的倾斜式引入件的运动期间或之后与电路板接收器协同操作。因此，侧挡件设于从倾斜式引入件方向看去的电路板接收器运送路径的一侧，并用作电路板接收器的固定的机械式侧挡件。当例如使用上述传送带作为运送媒介(环形运动带)时，侧挡件可固定地定位在机架上的传送带的一条纵向边处。
根据本发明的又一实施例，对准装置包括至少一个可使电路板运动到靠在侧挡件上的定位件。该定位件可以是被动式的，即它可被固定地定位且本身不被驱动，或者它可由主动定位件构成，其可借助于执行机构而相对于倾斜式引入件的轴线横向地定位电路板接收器。该执行机构例如可通过液压、气压或电磁的方式来操作。然而在任何情况下，定位件将保证电路板接收器在坐标系的x方向上的预定的方向定位，该x方向位于倾斜式引入件y方向的横向上，尤其是与之形成90°的角度(笛卡儿坐标系)。
只要定位件由在横向于倾斜式引入件轴线的方向上动作的至少一个倾斜式引入件形成或者包括有这样的至少一个倾斜式引入件，则电路板接收器沿倾斜式引入件的运动就可使电路板接收器对齐，即电路板接收器将沿y方向运动，并同时被运送到定位件上且被所述倾斜式引入件以横向于倾斜式引入件轴线的方式来定位，这样，电路板接收器被压在侧挡件上，因此便可到达x方向上的预定的方向位置。
电路板接收器的供给运动优选由止动装置来终止，即电路板接收器将在举起地点处停下来，以便在那里最佳地识别所运送电路板的对准标记。如果利用对准标记识别来确定位置，那么止动装置将再次沿y方向释放电路板接收器，这样电路板接收器便能够或将开始向前运送。
上述倾斜式引入件可通过多种不同的方式来实现。在这一实现方式中，平面优选是垂直平面正交于供给运动的方向并不重要；也可以使用多段式形状和非平面形状，例如弯曲形状等。决定性的因素仅仅是倾斜式引入件可实现的效果，即电路板接收器能够被偏压在侧挡件上。
倾斜式引入件优选是可弹性变形的。这例如可通过使用弹簧尤其是片簧来获得。这种弹簧可保证在举起地点处相关电路板接收器与侧挡件的紧密配合。如果确实存在所述弹性变形性，那么倾斜式引入件与侧挡件之间的距离可能比电路板接收器的宽度小一些，这样，所引入的电路板接收器将使倾斜式引入件变形到与它的最大宽度相一致。如果倾斜式引入件是无弹性的，那么倾斜式引入件与侧挡件之间的所述距离必须等于电路板接收器的宽度，一方面是为了获得尽可能大的间隙，而另一方面是为了避免夹住电路板接收器。
相对于供给运动而言，在举起地点之前设有用于粗略对准电路板接收器的导向通道。该导向通道的宽度比电路板接收器稍微宽一些，因此，这些不包含圆形基本轮廓的工件载体、例如具有方形或矩形基本轮廓的工件载体可通过通道壁来粗略地对准，使得在举起地点处仅进行很小的进一步对准定位就可达到预定的方向位置。
本发明还涉及一种在电路板装配系统内定位电路板的工艺，该系统包括至少一个可动的电路板接收器，该接收器带有电路板并可被运送到一个举起地点处，在此处可检测电路板的位置以便为装配工艺作准备，这样，电路板接收器在举起地点处朝向预定的方向位置，并且在该预定的方向位置中检测电路板的位置。
在有时候使用用语“预定的方向位置”而不是用语“对准”时，其目的是使该预定的方向位置的操作在装配工艺之前进行这一情况更清楚，装配工艺需要绝对准确地知道电路板的位置，因此也需要百分之百地准确了解电路板的定位，有关定位的情况仅可从举起地点处的电路板的对准标记识别中推断出来。
附图下面将参考附图来进一步描述本发明，在图中
图1显示了具有对准装置的电路板装配系统的示意图2显示了图1所示对准装置的透视图；和图3a-3c显示了将电路板载体送到举起地点中的几种状态，其中电路板载体定位到根据图1和2所示实施例的预定方向位置中。
实施例的描述图1显示了具有可动的电路板接收器2的电路板装配系统1，其中电路板接收器2已将电路板3容纳在可再现的位置中，并沿着箭头4所示的方向即y方向朝向举起地点5进给。电路板装配系统1包括举起机构6和对准装置7，对准装置7使得所提供的电路板接收器2处于举起地点5处的预定的方向位置中。对准装置7包括侧挡件8和导向件9，这些所述部件之间的距离是平行的，因此便形成了可对电路板接收器2进行粗略对准的导向通道10。对准装置7还包括固定且伸出的倾斜式引入件11，从导向通道10的纵向方向(y方向)来看，倾斜式引入件11设于导向通道10的中央区域内，使得倾斜式引入件11与固定的导向件9相连，并且它还相对于y方向被横向地定位。图1中的标号18(点划线)表示电路板接收和运送系统，其例如可实现为环形传送带的形式，其中装有电路板3的电路板接收器2被放置在传送带上并沿y方向朝向举起地点5运送。
举起机构6包括搜索窗口12，从导向通道10的纵向来看，它定位在与倾斜式引入件11大致相同的高度上。电路板3优选粘贴有多个、至少是两个彼此间隔开的对准标记13，可以构思出适当数量和排列的搜索窗口12，以便检测围绕电路板3即电路板接收器2的垂直轴线的旋转位置误差。这种情况在图1中用虚线示出。各搜索窗口12包括光触发的搜索部分14。举起机构6包括中央单元15，其经由电缆16与搜索窗口12操作性相连，因此可将搜索窗口12检测到的与对准标记13位置有关并用于确定电路板位置的数据传送到中央单元15中。倾斜式引入件11的宽度H比导向通道10的宽度B减去电路板接收器2的宽度b稍大一些，因此导向通道10的宽度B大于电路板接收器2的宽度b，横向于y方向延伸的倾斜式引入件11以有弹性且柔软的方式来形成。这将在下文中进一步描述。
图2显示了对准装置7的透视图。通过螺钉19在形式为环形传送带的电路板接收和运送系统18的壁16，17上连接了侧挡件8和导向件9。形式为片簧20的倾斜式引入件11固定地连接在导向件9上。片簧20的形状为长边远大于短边的矩形。片簧20在其两端通过螺钉21，22螺纹式地连接在导向件9的相应长孔23，24上，使得片簧20以弯曲的方式延伸，并因此形成了伸入到导向通道10中的倾斜式引入件11。从导向通道10的纵向来看，片簧20与隔开支架25一起在同一平面上设在电路板接收和运送系统18的两个壁6，17之间，隔开支架25在任何情况下均不妨碍运送，并能够保证在举起地点5的区域内在侧挡件8和导向件9之间具有恒定且均匀的平行距离。在y方向上的倾斜式引入件11的下游还设有止动装置26，它可被自动地插入到电路板接收器2的运送路径中和自动地从中移出。止动装置26用于停止相关电路板接收器2的相关y向运动(供给运动)，即电路板接收器2将通过其前壁33而压在处于其停止位置中的止动装置26上，这样，电路板接收器2便可在举起地点5的区域内停下来。在这里形式为环形传送带的电路板接收和运送系统18可以继续运行，即它将在已停止的电路板接收器2的下方滑动。
下面将参考图3a，b和c来详细介绍用于定位电路板3、即检测电路板3上的对准标记的上述装置以及由该装置所执行的工艺。根据图3a，具有矩形基本轮廓的电路板接收器2连同电路板3一起沿着箭头4所示的方向朝向举起地点5运送。根据图3b，电路板接收器2的前端区域已进入到导向通道10中。与图3a中的位置相比，电路板接收器2已在该导向通道10中被粗略地对准。电路板接收器2沿着箭头4的方向被进一步运送，因此它在电路板接收器2的纵向边28上与倾斜式引入件11相接触，并使得电路板接收器2的另一纵向边34被偏置而压在侧挡件8上。这种偏置发生在相对于供给方向的横向即x方向上，并且也相应地到达了预定的方向位置。以这种方式定位的电路板接收器27之后继续沿箭头4的方向运送，直到在到达已促动的止动装置26处时处于停止位置，在这里，电路板接收器27在供给方向(y方向)和横向(x方向)上均对准，并处于预定的方向位置中。x方向和y方向优选设置成相互垂直。由于这一预定的方向位置的原因，就可以精确地检测到电路板3的对准标记13(可能是几个对准标记)，不需要由举起机构6的搜索窗口12作任何显著的搜索工作，因此，举起机构6能够对电路板位置进行快速检测。由于对于电路板装配系统1的随后电路板接收器来说，借助于对准装置7和止动装置26所获得的电路板接收器2的位置也可以通过相同的方式来得到，因此在电路板位置的检测期间可得到较高的重复精度和快速的数据提取。
在一个未示出的修改实施例中，由执行机构取代了被动的倾斜式引入件11。执行机构例如可由挺杆机构构成。它可将电路板接收器压在侧挡件8上，并在接收器到达举起地点处时沿x方向运动以便进行对准。这里还显示了止动装置26，其可保证电路板接收器2停止在y方向上，以便在举起地点处完全地到达预定的方向位置。
权利要求
1.一种电路板装配系统，包括至少一个可动的电路板接收器，其设置成可在其中容纳待运送到举起地点处的电路板，还包括用于检测所述电路板的位置以准备对所述电路板进行装配的举起机构，其特征在于，所述电路板接收器通过对准装置定位在所述举起地点处的预定的方向位置中。
2.根据权利要求1所述的电路板装配系统，其特征在于，所述对准装置包括至少一个固定的侧挡件，其可在供给运动期间或之后与所述电路板接收器同时被操作。
3.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述对准装置包括至少一个定位件，其设置成可将所述电路板偏压在所述侧挡件上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，由所述定位件促发的所述电路板接收器的运动导致了所述电路板接收器朝向所述举起地点的供给运动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述定位件以固定的方式定位，它包括至少一个处于所述供给运动方向的横向方向上的倾斜式引入件。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述定位件由至少一个执行机构形成，所述执行机构设置成可在所述供给运动方向的横向方向上对所述电路板接收器施压。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述系统包括至少一个可限制所述电路板接收器的供给运动的止动装置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述倾斜式引入件是可弹性变形的。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述倾斜式引入件包括弹簧。
10.根据权利要求9所述的电路板装配系统，其特征在于，所述弹簧包括片簧。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，所述倾斜式引入件和所述侧挡件之间的距离等于或小于所述电路板接收器的宽度。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统，其特征在于，相对于所述供给运动而言，在所述举起地点之前设有使所述电路板接收器粗略对准的导向通道。
13.一种用于在根据上述权利要求中任一项所述的电路板装配系统中定位电路板的工艺，其中已装有电路板的至少一个可动的电路板接收器朝向举起地点运送，在所述举起地点中检测所述电路板的位置以便为装配工艺作准备，其特征在于，所述电路板接收器可在所述举起地点处占据预定的方向位置，并且在这一相同的预定方向位置中检测所述电路板的位置。
14.根据权利要求13所述的工艺，其特征在于，用于所述预定的方向定位工艺的能量源于所述供给运动的能量。
全文摘要
一种自动的电路板装配系统，其具有至少一个可动的电路板接收器，该接收器装有将朝向举起地点运送的空电路板或混合电路，在该举起地点处将元器件装配到板上，该系统还具有设于举起地点处的举起机构，其可检测电路板的位置以便为装配工艺作准备。对准装置将电路板接收器定位在举起地点处的预定的方向位置中。本发明还涉及到相应的工艺。
文档编号H05K13/00GK1644004SQ03806616
公开日2005年7月20日 申请日期2003年1月28日 优先权日2002年1月28日
发明者U·穆勒, W·康拉斯, K·肖尔, D·基恩茨勒, L·乌贝勒 申请人:马科尼通讯股份有限公司