专利名称：自动装配机和供给装置之间的光数据传输的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动装配机(Bestueckautomaten)、一种供给装置和一种装配系统，其被如此构造，以致可以以光学方式传输数据，以及本发明涉及一种用于传输数据的相应方法。
背景技术：
现代工业生产系统大多数以模块方式来组建。因此，例如用于衬底的自动装配机一般由主壳体或者机架和大多数多个供给装置组成，其中衬底的传送线路、装配头的定位系统以及自动装配机的中央控制单元位于所述主壳体或者机架上，并且所述多个供给装置被耦合在自动装配机上，以用于在传送线路一侧提供电气元件。除了位于自动装配机的主壳体或者机架中的中央控制单元之外，诸如装配头或者供给装置等子系统具有自身的控制装置，该控制装置只由中央控制单元来控制，但此外自给自足地工作。为了诸如进给时刻或者进给宽度从中央控制单元到供给装置的传输的数据交换，要求更快、更可靠并且更便宜的数据传输系统。
在从公开文献EP-0453370已知的自动装配机中，供给装置的控制装置和自动装配机的中央控制单元借助于电气插塞连接彼此相连接。利用该插塞连接同时也保证供给装置的供电。
在现代自动装配机的情况下，现在能够同时将很大数量的供给装置并排地安装在自动装配机上。对于用户来说由于电气插塞连接而产生的敷设电缆费用是相当多的并且是有错误的。因此，例如在更换供给装置时可能忘记拔出插塞连接，由此可能发生插塞连接的中断，并且因此可能出现供给装置发生故障。因为供给装置可能具有非常小的宽度，所以插塞连接也必须更狭窄，由此在耦合或者去除供给装置时产生更差的可操作性。
在这种工业生产系统中，现场总线系统越来越多地被用于单个子系统之间的通信。这种系统的使用带来一系列优点，例如减少的敷设电缆费用、提高的可靠性、整个系统的简化的可测试性和更高的干扰安全性。尽管敷设电缆费用减少了一些，但是在使用现场总线系统时也存在上述缺点。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种自动装配机、一种电气元件供给装置、一种装配系统、和一种用于传输数据的方法，其保证改善的可操作性。
该任务通过按照独立权利要求所述的自动装配机、供给装置、装配系统和方法来解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
按照权利要求1所述的自动装配机包括第一控制装置，其中第一CAN控制器被分配给所述第一控制装置；第一协议转换器模块，其与所述第一CAN控制器电气连接，并且被如此构成，以致其可以将符合CAN协议的数据转换成符合IrDA协议的数据并且相反地将符合IrDA协议的数据转换成符合CAN协议的数据。第一协议转换器模块与第一红外发送器和IrDA兼容的第一红外接收器电气连接，所以不仅可以发送而且可以接收作为相应的红外光信号的符合IrDA协议的电气数据。在此情况下，将第一红外发送器和第一红外接收器如此布置在自动装配机上，以致第一红外发送器可以与电气元件供给装置的第二红外接收器这样光耦合，并且第一红外接收器可以与该供给装置的第二红外发送器这样光耦合，使得能够传输数据。如此构成的自动装配机带来以下优点，即通过光数据传输或者无接触数据传输，不再需要用于与供给装置进行数据交换的插塞连接。由此，用户友好性显著提高，并且消除了电气插塞连接损坏的危险。另外，借助于CAN总线的数据通信的优点能够与光数据传输的优点相联合，这基于传输安全性带来其他优点。
在按照权利要求2所述的有利的改进方案中，自动装配机包括用初级线圈缠绕的第一磁芯，所述初级线圈与分配给该自动装配机的电压源相连接。第一磁芯被如此布置在自动装配机上，以致可以与供给装置的用次级线圈缠绕的第二磁芯耦合。为了保证第一和第二磁芯之间的可靠接触，相对于自动装配机弹性地放置第一磁芯，使得在耦合状态中将第一磁芯压向第二磁芯，并且磁芯朝向彼此的接触面以尽可能小的间隙可靠地彼此相邻。为了保证尽可能强的磁场聚束或者保证良好的能量传输，磁芯可以由具有高磁导率(即高的磁场导磁率)的材料、例如铁氧体制成。通过感应式能量传输可以弃用电气插塞连接。因为实际上可以完全弃用电气插塞连接，所以感应式能量传输突出地用自动装配机和供给装置之间的光数据传输来补充。由此，对于操作者来说在改装供给装置时产生可观的操作优点，并且插头不再可能断开。
按照权利要求3所述的另一有利改进方案的特征在于，弹性地放置的第一磁芯附加地可旋转地被放置。由此保证，在压紧状态中，第一和第二磁芯的朝向彼此的接触面总是平行地相互邻近。在自动装配机侧或者在供给装置侧，由于热变形在放置相应磁芯时可能出现变形，这可能导致在磁芯之间形成间隙。但是，通过可旋转地放置第一磁芯可以补偿这种变形。
按照权利要求4所述的自动装配机的改进方案的特征在于，如此狭窄地实现第一磁芯，以致其不超过耦合在自动装配机上的供给装置的宽度，并且其在用初级线圈缠绕的范围中与初级线圈一起不超过该供给装置的宽度。因为为了在预先规定的空间中能够在自动装配机上设置尽可能多的供给装置而尽可能狭窄地实现供给装置，所以如此狭窄地构造第一磁芯，以致其自身与初级线圈一起不超出所耦合的供给装置。由此，能够在自动装配机上实现供给装置的微小栅距。
在按照权利要求5所述的另一改进方案中，第一磁芯具有拉丁字母“E”的形状，其中只有中间臂(Schenkel)用初级线圈来缠绕。磁芯的这种形状允许非常有效的能量传输。在耦合状态中，自动装配机的第一磁芯和供给装置的第二磁芯分别在第三臂的自由端面处接触。
另外，按照权利要求6所述的另一有利的改进方案，至少在中间臂的延长区域内如此狭窄地构成E形第一磁芯的连接三个臂的背部，以致其至少在第一磁芯的一侧与中间臂齐平地闭合，以便能够在那里引导初级线圈的连接线。如上所述，第一磁芯与初级线圈的整体不应超过耦合在自动装配机上的供给装置的宽度。为了防止初级线圈的供给线在一侧超出供给装置，至少在中间臂的延长区域内如此狭窄地构成E形第一磁芯的连接三个臂的背部，以致能够在那里引导初级线圈的连接线。因此，可以在自动装配机侧实现第一磁芯的尽可能窄的栅距，由此能够在自动装配机上安装尽可能大的数量的供给装置。
按照权利要求7所述的供给装置适于利用相应的自动装配机无接触地传输数据。类似于按照权利要求1所表征的自动装配机，供给装置包括具有第二CAN控制器的第二控制装置、第二协议转换器模块、第二红外发送器和第二红外接收器。在此，第二红外接收器和第二红外发送器如此被设置在供给装置上，以致第二红外接收器可以与自动装配机的第一红外发送器耦合，并且第二红外发送器可以与自动装配机的第一红外接收器耦合。关于优点请参阅权利要求1。
在按照权利要求8所述的供给装置的改进方案中，供给装置包括供给装置壳体和第二磁芯，其中所述第二磁芯用次级线圈来缠绕，该次级线圈在其侧与分配给供给装置的负载电气连接。例如驱动电动机和控制电子装置就属于负载。在此，如此布置第二磁芯，以致其可以与分配给自动装配机的第一磁芯耦合，其中所述第一磁芯在其侧用初级线圈来缠绕。相对于供给装置壳体弹性地放置第二磁芯，使得在耦合状态中将第二磁芯压向第一磁芯。供给装置的这种改进方案允许由相应布置的自动装配机对供给装置进行感应式能量供给。关于该改进方案的优点，请参阅根据权利要求2所述的实施方案。
类似地，根据权利要求3、4、5和6的实施方案适用于按照权利要求9、10、11和12所述的供给装置的有利改进方案。
按照权利要求13所述的装配系统包括本发明自动装配机和其上所耦合的本发明供给装置。在此，自动装配机的第一红外接收器与供给装置的第二红外发送器光耦合，并且自动装配机的第一红外发送器与第二红外接收器光耦合，因此能够在相应的控制装置之间交换数据。关于由此得出的优点请参阅前述各个权利要求的实施方案。
按照权利要求14，可以如下布置装配系统，即在自动装配机侧的第一红外接收器或者第一红外发送器分别经由光波导与在供给装置侧的相应的第二红外发送器或者第二红外接收器光耦合。在该改进方案中，发送器和接收器本身不是光学可见地被安装在供给装置或者自动装配机的壳体上，而是可以受很好保护地被设置在供给装置或者自动装配机的壳体内部。由红外发送器发出的光信号由光波导从自动装配机或者供给装置的壳体内部传导到发生数据传输的表面上。相应地，光波导从发生数据传输的表面通向位于供给装置或者自动装配机的壳体中的红外接收器。在供给装置与自动装配机相耦合的状态中，通向红外发送器的光波导的出口点通过微小的气隙与通向接收器的光波导的出口点相对分开或者直接接触，因此能够进行无差错的数据传输。
在权利要求15和16中所述的用于传输数据的方法涉及根据本发明的自动装配机和供给装置之间的数据传输。一般，在第一步骤中由分配给接收控制装置的CAN控制器将需由发送控制装置传输的数据转换成相应的符合CAN协议的数据。在通过相应的协议转换器模块将符合CAN协议的数据进一步转换成符合IrDA协议的数据之后，借助于红外发送器将这些符合IrDA协议的数据转换成相应的光信号。与该红外发送器光耦合的红外接收器接收该光信号，并且将该光信号转换成相应的符合IrDA协议的电气数据。然后，与该接收器电气连接的协议转换器模块将该符合IrDA协议的数据转换成符合CAN协议的数据，并且将其传导到分配给接收控制装置的CAN控制器。由该CAN控制器将符合CAN协议的数据转换成相应的需由接收控制装置翻译的数据。通过这种方法可以使无接触光数据传输的优点与借助于CAN总线的数据传输的安全性和快速性相联合。
下面，借助于附图进一步说明本发明的实施例，其中图1示出符合CAN协议的标准数据电报的原理结构，图2示出按照本发明的光数据传输的工作原理的示图，图3示出数据在CAN协议和IrDA协议之间的协议转换的可能原理，图4示出按照本发明的具有自动装配机和供给装置的装配系统的
具体实施例方式
在工业生产系统中，现场总线系统越来越多地被用于子系统之间的通信。这种现场总线系统的使用带来一系列优点，例如降低的敷设电缆费用、提高的可靠性、整个系统的简化的测试、更高的干扰安全性等。现场总线系统的一个代表、即所谓的CAN总线(CAN＝控制器局域网)通过在数据传输方面的高可靠性来证实自己。CAN总线符合对时间特性的提高的要求。确定性的时间特性、即消息到达接收器最大所需要的时间的可预测性是CAN总线技术的突出特征之一。借助于CAN总线的数据传输是非常快速的，并且符合高实时要求，其中为了传输数据，不允许超过事先确定的时间。
在CAN总线中，所有用户都具有相同权利，这意味着一旦总线空闲，每个用户就都能够发送消息。不是将地址分配给用户，而是将用户的识别码(标识符)一起发送，以便标识消息，其中向所述用户发送消息。为了防止在多个用户同时发送时所传输的消息发生冲突，CAN总线使用所谓的借助于标识符的无破坏仲裁。通过这种接入方法，基于标识符区分每个用户的优选级。具有最高优先级的消息不被破坏，而是被完整地传输。低优先级的用户在总线变得空闲之后重新发送其消息。
在CAN总线的情况下，将逻辑电平的恰好一种状态分配给每个所传输的比特。可能的状态是“低”(对应于0)和“高”(对应于1)。多个相同的连续比特作为相应较长的保持不变的电平出现在总线上。总线用户单独地使所传输的比特同步。原则上，在CAN总线上，低电平是显性的，而高电平是隐性的。
在CAN总线的情况下，真正的有效数据被所谓的数据帧包围，以便能够在网络上发送有效数据。图1示出这种标准数据帧的原理结构。如上所述，每个数据比特或者对应于隐性逻辑电平或者对应于显性逻辑电平。起始比特表明所传输的电报的开始。随后的11比特长的标识符说明消息的优先级。在比特RTR、IDE和r0(这里不进一步讲述)之后，紧跟着DLC字段(数据长度代码)，其以字节形式说明随后的有效数据字段的长度。随后传输具有在0和8字节之间的范围的真正的有效数据。在用于差错识别的CRC字段之后紧跟着确认比特，根据所述确认比特，每个无差错地接收了消息的总线用户将所谓的确认比特传输给发送器。这里，不进一步探讨两个字段EOF和EFF。
本发明所基于的思想在于，将用于红外通信的在市场上可买到的、成本低的数字可控元件用于无线CAN总线传输。为了借助于红外技术来进行数据通信，由红外数据协会(IrDA)研发了一种标准，该标准的特征在于低能耗、简单、有效和可靠的数据传输，所述数据传输对例如光入射的外部影响和例如反射的干扰不敏感。IrDA技术的另一优点是极其短的光脉冲的表示，这结合CAN总线的严格的实时要求是绝对必要的。
图2示意性地示出用于在两个控制装置之间传输数据的工作原理。第一CAN控制器3或者第二CAN控制器4被分配给第一控制装置(CPU)1或者第二控制装置2。第一或者第二CAN控制器3、4与第一或者第二协议转换器模块5或者6电气连接。如此实施第一和第二协议转换器模块5和6，以致其能够使符合CAN协议的数据和符合IrDA协议的数据相互转换。第一或者第二协议转换器模块5或者6分别与第一或者第二红外发送器7或者8和IrDA兼容的第一或者第二红外接收器9或者10电气连接。在图2中，第一红外发送器7和第一红外接收器9或者第二红外发送器8和第二红外接收器10被组合成一个功能单元(无线电收发机)。红外发送器7、8的任务是，将协议转换器模块5、6的电气数据转换成相应的光信号，与此相反，IrDA兼容的红外接收器9、10将所接收的光信号转换回相应的电信号。在此，必须如此布置光红外发送器7、8和光红外接收器9、10，使得其可以光耦合。在光耦合状态中，由红外发送器7、8发出的光信号可以由相应的红外接收器9、10接收。
下面，进一步说明用于在图2中所述的装置中传输数据的方法。在此假设第一控制装置1向第二控制单元2传输数据，因此在下文中第一控制装置1被称为发送控制装置(CPU)，而第二控制装置2被称为接收控制装置(CPU)。
在第一步骤中，需由发送控制装置传输的数据被第一CAN控制器3转换为相应的符合CAN协议的数据。该符合CAN协议的数据借助于第一协议转换器模块5被转换为符合IrDA协议的数据。下面将更详细地探讨协议转换过程。符合IrDA协议的电气数据被继续传输给第一红外发送器7，该第一红外发送器将电气数据转换为相应的光信号。所述光信号由第二红外接收器10接收，并且被转换回相应的电信号。这些总是仍然符合IrDA协议的电气数据现在通过第二协议转换器模块6被转换为符合CAN协议的数据，并且被继续传输给第二CAN控制器4。第二CAN控制器4将符合CAN协议的数据转换为可由接收控制装置处理的相应数据。
借助于图3进一步说明从符合CAN协议的数据向符合IrDA协议的数据的可能的转换。如上所述，根据CAN协议，数据比特通过隐性逻辑电平或者通过显性逻辑电平来表示。如图3中所示，可以如此来实现符合CAN协议的数据通过协议转换器模块(在图2中附图标记为5、6)之一向符合IrDA协议的数据的可能的转换，使得在每个采样时刻(在图4中在传输速率为1MBaud时1毫秒)并且只有当显性逻辑电平施加在CAN总线上时，才由转换器模块输出时间非常短的相应的信号。在施加隐性电平时，不输出信号。然后，该非常短的电脉冲由红外发送器(在图2中附图标记为7、8)作为相应的光信号发出，并且由红外接收器(在图2中附图标记为9、10)接收。这仅仅是可能的，因为红外技术具有非常短的响应时间，并且因此能够发出并接收非常短的光脉冲。根据相同的示意图，符合IrDA协议的数据通过协议转换器模块被翻译回符合CAN协议的数据。
图4示出一个装配系统，其具有自动装配机11和多个耦合在该自动装配机上的电气元件供给装置12。在用于给衬底装配电气元件的自动装配机11上耦合有多个供给装置12，该多个供给装置负责在提取位置上为自动装配机11的装配头供给和提供电气元件。自动装配机11配备有第一中央控制装置(CPU)1。自动装配机11的第一中央控制装置1与该自动装配机11的第一CAN控制器3相连接，所述第一CAN控制器3将数据馈入到分配给自动装配机11的CAN总线13中，或者从该CAN总线接收数据。在自动装配机11上为供给装置12设置有多个耦合点。每个耦合点都通过IrDA兼容的第一无线电收发机和第一协议转换器模块5来表征，其中第一无线电收发机经由该第一协议转换器模块耦合到CAN总线13上。IrDA兼容的第一无线电收发机分别由IrDA兼容的第一红外接收器9和第一红外发送器7组成。
每个供给装置12都具有自身的第二控制装置(CPU)2，其中在自动装配机11运行期间该第二控制装置2与该自动装配机11的第一中央控制装置1进行通信并且交换数据。此外，每个供给装置12都具有与各自的第二控制装置2电气连接的第二CAN控制器4、用于在CAN协议和IrDA协议之间进行协议转换的第二协议转换器模块6、以及IrDA兼容的第二无线电收发机。IrDA兼容的第二无线电收发机由IrDA兼容的第二红外接收器10和第二红外发送器8组成。
在此，如此布置自动装配机11的IrDA兼容的第一无线电收发机和供给装置12的IrDA兼容的第二无线电收发机，以致其在供给装置12耦合到自动装配机11上的状态中光耦合。这意味着，在该状态中，由在供给装置12侧的第二红外发送器8发出的光信号可以由在自动装配机11侧的相应的第一红外接收器9接收，或者由在自动装配机11侧的第一红外发送器7发出的光信号可以由相应的供给装置12的第二红外接收器10接收。在供给装置12耦合到自动装配机11上的时刻，供给装置12与自动装配机11的第一中央控制装置1一起都是CAN总线13上的用户。在这种情况下，通过光数据传输而取消用于在供给装置12和自动装配机11之间建立数据连接线路的电气插塞连接。由此，不仅降低敷设电缆费用，而且不再存在插塞连接断开的危险，这明显提高运行安全性。
在图4中所示的装配系统中，在自动装配机11上直接设置有耦合点。但是，应指出，本发明思想也涉及(分别由IrDA兼容的第一无线电收发机和第一协议转换器模块5组成的)耦合点不直接布置在自动装配机11上的改进方案。例如，可以相应地在供给装置12的移动载体装置、例如滑座上设置耦合点，其中所述移动载体装置与供给设备一起驶向自动装配机，并且经由唯一的电缆连接(总线电缆)与该自动装配机耦合，所述电缆连接保证在自动装配机和供给装置之间的数据传输。在这种情况下也取消了分别经由电缆将供给装置与自动装配机连接的必要性，因此产生相同的优点。
在图5中示出了本发明自动装配机11和本发明供给装置12的有利的改进方案。在该实施例中，除了用于无接触数据传输的本发明装置之外，自动装配机11和供给装置12也还包括用于感应式能量传输的装置。
自动装配机11(在图5左侧示出)和供给装置12(在图5右侧示出)分别具有按照根据图2和4所述的装置的、用于无接触数据传输所需的元件(CPU、CAN控制器、协议转换器模块、IrDA无线电收发机)。因此，这里不再更详细地说明光数据传输，而是参阅图2和4的实施方案。但是，应该注意的是，(由红外发送器7、8和红外接收器9、10组成的)IrDA无线电收发机以受到良好保护的方式位于供给装置12的壳体或者自动装配机11的壳体中。光波导14分别从无线电收发机的红外发送器7、8和红外接收器9、10中引出，并且通向位于对面的自动装配机11和供给装置12的壳体表面。这导致，在供给装置12耦合到自动装配机11上的状态中，通向红外发送器7、8的光波导14的接触面和通向相应地位于对面的红外接收器9、10的光波导14的接触面理想地直接接触，或者通过微小的气隙而彼此分离地对立。因此，在耦合状态中保证光信号的传输。但是，同样也可以设想，将红外发送器7、8和红外接收器9、10相应地直接设置在壳体表面上，因此能够在没有光波导14的情况下直接传输光信号。
下面，现在说明用于感应式能量传输的装置。在自动装配机11侧，在第一壳体15中设置有用初级线圈16缠绕的第一磁芯17。第一壳体15和第一磁芯17一起固定地与自动装配机11相连接。在第二壳体18中，在供给装置12朝向自动装配机11的端面上设置有用次级线圈19缠绕的第二磁芯20。两个磁芯17、20都由具有高磁导率(即高的磁场导磁率)的材料、例如铁氧体制成，以便保证尽可能强的磁场聚束并且因此保证良好的能量传输。如从图5中可以得知，相同地实施在自动装配机11侧的具有初级线圈16的第一磁芯17和在供给装置12侧的具有次级线圈19的第二磁芯20。第一磁芯17的初级线圈16与分配给自动装配机11的电压源21电气连接，而第二磁芯20的次级线圈19与在供给装置12侧的一个或者多个负载22(例如驱动电动机)电气连接。通过使两个磁芯17、20靠近(aneinanderbringen)，发生从电压源21到负载22的感应式能量传输。
图6部分透视地示出供给装置12的一个有利的实施例。该供给装置12具有供给装置壳体23，在该供给装置壳体23中放置有供给装置12的所有电子装置和机械装置、例如进给电动机。第二磁芯20的第二壳体18借助于两个螺钉24被安装在供给装置12的壳体的正面。位于第二壳体18中的第二磁芯20的接触面被敞开地安置在第二壳体18的朝向自动装配机11的一侧，并且与第二壳体18齐平地闭合。在供给装置壳体23的底面设置有导向元件25。为了将供给装置12安装在自动装配机11上，具有导向元件的供给装置12被放置在自动装配机11的相应的(没有示出的)导轨上，并且沿着该导轨朝移动方向(在图5中通过箭头标出)直至驶向自动装配机11的制动器(耦合状态)。在供给装置12的正面设置有调节螺栓26，其在安装供给装置12时啮合到在自动装配机11侧的相应的接收孔中。调节螺栓26用于使供给装置12稳定并且将该供给装置固定在其规定的位置中。
在图5中所示的改进方案中，用于光数据传输(第一无线电收发机和第一转换器模块)和用于感应式能量传输(用初级线圈缠绕的第一磁芯)所需要的元件被直接设置在自动装配机11上。但是，应指出，本发明思想也涉及所述元件不直接被布置在自动装配机11上的改进方案。例如，这些元件可以相应地被设置在供给装置12的移动载体装置、例如滑座上，该移动载体装置与供给装置一起驶向自动装配机，并且经由唯一的电缆连接(总线电缆和电流电缆)与该自动装配机耦合，所述电缆连接保证在自动装配机和供给装置之间的能量传输和数据传输。
借助图7和图8进一步说明在图5中所示的、具有安装在其中的第二磁芯20的第二壳体18的有利结构。在此，图7示出沿着图8中的线A-A的横截面视图。所示的第二磁芯20具有拉丁字母“E”的形状，其中间臂27用次级线圈19缠绕。第二磁芯20的第二壳体18在顶面和底面分别具有凸缘状扩展28，其具有指向供给装置12的移动方向的长孔29。用于光数据传输的装置的光波导14穿过第二磁芯20的壳体，并且以其接触面通向壳体的外部。从图8中所示的第二磁芯20的第二壳体18的正视图中可以看出，第二壳体18如何借助于螺钉24被固定在供给装置壳体23上。在供给装置壳体23上如此设置螺纹孔，使得第二磁芯20的第二壳体18可以借助于被引导通过长孔29的螺钉24而被固定在供给装置壳体23上。在此，长孔29的垂直直径(D1)被实施为比螺纹孔30的螺纹直径(D2)大。用于固定第二壳体18的螺钉24在前段中具有与螺纹孔30匹配的螺纹，其中螺钉杆的直径在螺钉头附近阶梯式扩展，使得只能将螺钉24旋入孔中直至一定程度。具有扩展直径的螺钉部分例如被实施为比第二磁芯20的第二壳体18的凸缘状扩展的宽度长几个十分之一毫米。由此，防止第二磁芯20的第二壳体18完全固定地被旋紧在供给装置12的壳体上。换句话说，在旋紧状态中，在供给装置12的壳体和第二磁芯20的第二壳体18之间存在一定的空隙(d)。因此，第二壳体18在供给装置12的移动方向上可移动地水平放置，其中长孔29和螺钉杆的扩展部分用作导向装置。
此外，从图8中可以看出，第二壳体18与其中所包含的包括次级线圈19在内的第二磁芯20一起不超过供给装置壳体23的宽度。通过非常细长地构成第二磁芯20及其第二壳体18，可以以窄小的栅距沿着自动装配机11设置大量供给装置12。
如在图5中可以看出，在装配状态中，第二磁芯20的第二壳体18在其背面通过两个螺旋弹簧31相对于供给装置壳体23被弹性地安置。在将第二磁芯20的第二壳体18装配到在供给装置壳体23侧的相应孔中之前，使用螺旋弹簧31。在未耦合状态中(即在供给装置12还没有完全被安装在自动装配机11上的状态中)，通过弹力在移动方向上将第二磁芯20的可移动放置的第二壳体18向前挤压，使得第二壳体18在供给装置12的正面稍微凸出一些。代替螺旋弹簧31，也可以设置例如橡皮塞的弹性元件。如果供给装置12现在沿着自动装配机11的导轨被推到自动装配机11上的制动器，那么第二壳体18被压到第一磁芯17的第一壳体15上。由此，使自由地位于两个磁芯17、20的壳体15、18的正面的磁芯17、20的接触面相接触(耦合状态)。因为(如上所述)第二磁芯20的第二壳体18在未耦合状态中稍微超出供给装置12的正面，所以在耦合时与供给装置12的移动方向相反地移动第二壳体18，由此两个螺旋弹簧31至少部分地被压在一起。由此产生的压力将第二磁芯20的接触面压向第一磁芯17的接触面。通过这种方式保证在两个磁芯的接触面之间不产生间隙，由此实现感应式能量传输的高效率。
此外，从图5中可以看出，在第二壳体18的顶面、底面、背面和供给装置12的壳体之间存在一定的距离(a)(典形地为一个毫米)。由此，相对于供给装置壳体23，第二磁芯20的第二壳体18不仅可以在供给装置壳体23的移动方向上被移动，而且可以围绕与螺钉杆平行的旋转轴旋转地或者倾斜地放置。因此，如果在自动装配机11侧的第一磁芯17的第一壳体15的相对角位置例如由于热变形而改变，那么在耦合或者压紧状态中在供给装置12侧的第二磁芯20的第二壳体18可以通过轻微的旋转或者倾斜而与第一磁芯17的第一壳体15的改变了的位置匹配。因此保证即使在轻微改变第一壳体15的角位置的情况下，在压紧状态中，第一和第二磁芯17、20的接触面也总是完全彼此邻近。因此防止在接触面之间出现气隙，由此实现能量传输的更高的效率。
在图5和图7中可以看出，第二壳体18在朝向供给装置12的背面具有槽，其中用于光数据传输的装置的光波导14可以从所述槽穿过。因为在该实施方案中光波导14也穿过第二磁芯20的第二壳体18，所以也针对供给装置12的光波导14与自动装配机11的光波导14的触点接通而产生上述优点。
如开头所述的那样，在该实施例中相同地构成用初级线圈16缠绕的第一磁芯17和用次级线圈19缠绕的第二磁芯20。第一磁芯17的第一壳体15与第二磁芯20的第二壳体18的区别仅仅在于其不具有长孔29并且固定地且非弹性地被安装在自动装配机11上。同时，如此狭窄地实施第一壳体15与安装在其中的第一磁芯17和初级线圈16，使得不超过供给装置壳体23的宽度。这保证，当大量供给装置12以窄小的栅距被安装在装配装置上时，在供给装置12侧的第二磁芯20e中的每一个位于在自动装配机11侧的相应的第一磁芯17的对面。
即使当在该实施例中仅仅相对于供给装置壳体23可旋转地且弹性地放置在供给装置12侧的第二磁芯20并且固定地且不可移动地固定在自动装配机11侧的第一磁芯17时，也可以设想以下结构并且该结构是有利的，其中相对于自动装配机11弹性地且可旋转地放置第一磁芯17的第一壳体15并且固定地将第二磁芯20的第二壳体18固定在供给装置12上，或者设想这样一种结构，其中弹性地且可旋转地放置第一和第二磁芯20的壳体。
在图9至11中示出了第一或者第二磁芯17、20的有利的改进方案，并且下面进行更详细的描述。
图9示出磁芯的有利的实施形式的侧视图。磁芯具有拉丁字母“E”的形状，其中三个彼此平行的臂分别在其末端经由背部32彼此相连接。三个臂中的中间臂用线圈(其可以是初级或者次级线圈19)缠绕。该线圈具有电气连接线33，其中该线圈可以利用该电气连接线与电压源21或者与负载22电气连接。根据线圈是与电压源21电气连接还是与负载22电气连接，涉及初级或者次级线圈19。
图10示出沿着图9中的横截面线B-B的磁芯的横截面视图。如此狭窄地构成E形磁芯的用线圈缠绕的中间臂27，使得其与其上缠绕的线圈一起不超过剩余磁芯的宽度。
图11示出磁芯的另一侧视图。由此可以看出，在中间臂27的范围中如此狭窄地实施连接磁芯的三个臂的背部32，使得该背部在该位置与该中间臂27齐平地闭合。在背部32的凹处，可以以埋入的方式引导线圈的连接线33，因此连接线33在一侧不超出磁芯。这在图10的横截面视图中也变得还要明显，在该横截面视图中可以看出，以在背部32的凹处中深埋到如此程度的方式引导线圈的连接线33，使得其不超出E芯的宽度。由此，一方面保证不夹紧和损伤连接线33，另一方面可以与线圈一起非常狭窄且紧凑地实现磁芯。
在上述实施例中，如此构成自动装配机和供给装置，以致能够实现光数据传输和感应式能量传输。在该实施例中，不管是为了传输能量还是为了传输数据，在自动装配机和供给装置之间都不需要电气插塞连接。由此，一方面在耦合和去除供给装置时大大减小敷设电缆费用，并且另一方面消除由于不小心拉断插塞连接而造成损害的危险。因此，该自动装配机和供给装置以高用户友好性和高运行安全性而出众。
附图标记列表1第一控制装置2第二控制装置3第一CAN控制器4第二CAN控制器5第一协议转换器模块6第二协议转换器模块7第一红外发送器8第二红外发送器9第一红外接收器10第二红外接收器11自动装配机12供给装置13CAN总线14光波导15第一磁芯的第一壳体16初级线圈17第一磁芯18第二磁芯的第二壳体19次级线圈20第二磁芯21电压源22负载23供给装置壳体24螺钉25导向元件26调节螺栓27中间臂28凸缘状扩展29长孔30螺纹孔31螺旋弹簧
32背部33连接线
权利要求
1.一种用于给衬底装配电气元件的自动装配机(11)，其具有-第一控制装置(1)，其中将第一CAN控制器(3)分配给所述第一控制装置；-第一协议转换器模块(5)，其与所述第一CAN控制器(3)电气连接，以便将符合IrDA协议的数据转换成符合CAN协议的数据并且将符合CAN协议的数据转换成符合IrDA协议的数据；-第一红外发送器(7)和IrDA兼容的第一红外接收器(9)，这两者都与所述第一协议转换器模块(5)电气耦合；-其中所述第一红外发送器(7)可以与分配给电气元件供给装置(12)的第二红外接收器(10)光耦合，并且所述第一红外接收器(9)可以与分配给所述供给装置(12)的第二红外发送器(8)光耦合。
2.按照权利要求1所述的自动装配机(11)，此外其特征在于，-第一磁芯(17)，其用初级线圈(16)缠绕，所述初级线圈与分配给所述自动装配机(11)的电压源(21)电气连接，-其中如此布置所述第一磁芯(17)，使得其可以与分配给所述供给装置(12)的用次级线圈(19)缠绕的第二磁芯(20)耦合，并且相对于所述自动装配机(11)弹性地放置所述第一磁芯(17)，使得在耦合状态中将所述第一磁芯(17)压向所述第二磁芯(20)。
3.按照权利要求2所述的自动装配机(11)，其特征在于，附加地可旋转地放置所述第一磁芯(17)，使得在压紧状态中所述第一和第二磁芯(17，20)的朝向彼此的接触面相互平行。
4.按照权利要求2至3之一所述的自动装配机(11)，其特征在于，如此狭窄地实施所述第一磁芯(17)，以致所述第一磁芯不超过所述供给装置(12)的宽度，并且所述第一磁芯在其用所述初级线圈(16)缠绕的范围中与所述初级线圈(16)一起不超过所述供给装置(12)的宽度。
5.按照权利要求4所述的自动装配机(11)，其特征在于，所述第一磁芯(17)具有E形形状，该第一磁芯的中间臂(27)由所述初级线圈(16)缠绕。
6.按照权利要求5所述的自动装配机(11)，其特征在于，至少在所述中间臂(27)的延长范围中如此狭窄地构成所述第一磁芯(17)的连接三个臂的背部(32)，以致该背部至少在所述第一磁芯(17)的一侧与所述中间臂(27)齐平地闭合，以便在那里引导所述初级线圈(16)的连接线(33)。
7.一种电气元件供给装置(12)，具有-第二控制装置(2)，其中将第二CAN控制器(4)分配给所述第二控制装置(2)，-第二协议转换器模块(6)，其与所述第二CAN控制器电气连接，以便将符合I rDA协议的第二数据转换成符合CAN协议的数据并且将符合CAN协议的数据转换成符合IrDA协议的数据；-第二红外发送器(8)和IrDA兼容的第二红外接收器(10)，这两者都与所述第二协议转换器模块(6)电气耦合；-其中所述第二红外发送器(8)可以与分配给自动装配机(11)的第一红外接收器(9)光耦合，并且所述第二红外接收器(10)可以与分配给所述自动装配机(11)的第一红外发送器(7)光耦合。
8.按照权利要求7所述的供给装置(12)，此外其特征在于，-供给装置壳体(23)，-第二磁芯，其用次级线圈(19)缠绕，所述次级线圈与分配给所述供给装置(12)的电气负载(22)电气连接，-其中如此布置所述第二磁芯(12)，以致其可以与分配给自动装配机(11)的用初级线圈(16)缠绕的第一磁芯(17)耦合，并且相对于所述供给装置(23)弹性地放置所述第二磁芯(20)，使得在耦合状态中将所述第二磁芯(20)压向所述第一磁芯(17)。
9.按照权利要求7至8之一所述的供给装置(12)，其特征在于，附加地可旋转地放置所述第二磁芯(20)，使得在压紧状态中所述第一和第二磁芯(17)、(20)的朝向彼此的接触面相互平行。
10.按照权利要求7至9之一所述的供给装置(12)，其特征在于，如此狭窄地实施所述第二磁芯(20)，以致所述第二磁芯不超过所述供给装置壳体(23)的宽度，并且所述第二磁芯在其用所述次级线圈(19)缠绕的范围中与所述次级线圈(19)一起不超过所述供给装置壳体(23)的宽度。
11.按照权利要求10所述的供给装置(12)，其特征在于，所述第二磁芯(20)具有E形形状，所述第二磁芯的中间臂(27)由所述次级线圈(19)缠绕。
12.按照权利要求11所述的供给装置(12)，其特征在于，至少在所述中间臂(27)的延长范围中如此狭窄地构成所述第二磁芯(20)的连接三个臂的背部(32)，以致该背部至少在所述第二磁芯(20)的一侧与所述中间臂(27)齐平地闭合，以便在那里引导所述次级线圈(19)的连接线(33)。
13.一种装配系统，具有按照权利要求1至6之一所述的自动装配机(11)和至少一个按照权利要求7至12之一所述的耦合在所述自动装配机(11)上的供给装置(12)，其中所述第一红外发送器(7)与所述第二红外接收器(10)光耦合，并且所述第一红外接收器(9)与所述第二红外发送器(8)光耦合。
14.按照权利要求13所述的装配系统，其中所述第一红外发送器(7)经由光波导与所述第二红外接收器(10)光耦合，并且所述第一红外接收器(9)经由光波导与所述第二红外发送器(8)光耦合。
15.用于将数据从分配给自动装配机(11)的第一控制装置(1)传输到分配给供给装置(12)的第二控制装置(2)的方法，其中所述方法具有以下步骤-借助于第一CAN控制器(3)将需由所述第一控制装置(1)传输的数据转换成相应的符合CAN协议的数据，其中所述第一CAN控制器(3)被分配给所述第一控制装置(1)；-借助于第一协议转换器模块(5)将所述符合CAN协议的数据转换成相应的符合IrDA协议的数据，其中所述第一协议转换器模块(5)与所述第一CAN控制器相连接；-借助于第一红外发送器(7)将所述符合IrDA协议的数据转换成相应的光信号并且发送该光信号，其中所述第一红外发送器(7)与所述第一协议转换器模块电气耦合；-借助于第二红外接收器(10)接收所述光信号并且将所述光信号转换回相应的符合IrDA协议的数据，其中所述第二红外接收器(10)被分配给所述供给装置(12)并且与所述第一红外发送器(7)光耦合；-借助于第二协议转换器模块(6)将所述符合IrDA协议的数据转换成相应的符合CAN协议的数据，其中所述第二协议转换器模块(6)与所述第二红外接收器(10)电气耦合；-借助于第二CAN控制器(4)将所述符合CAN协议的数据转换成相应的需由所述第二控制装置(2)接收的数据，其中所述第二CAN控制器(4)被分配有所述第二控制装置(2)并且与所述第二协议转换器模块(6)相连接。
16.用于将数据从分配给供给装置(12)的第二控制装置(2)传输到分配给自动装配机(11)的第一控制装置(1)的方法，其中所述方法具有以下步骤-借助于第二CAN控制器(4)将需由所述第二控制装置(2)传输的数据转换成相应的符合CAN协议的数据，其中所述第二CAN控制器(4)被分配给所述第一控制装置(2)；-借助于第二协议转换器模块(6)将所述符合CAN协议的数据转换成相应的符合IrDA协议的数据，其中所述第二协议转换器模块(6)与所述第二CAN控制器(4)相连接；-借助于第二红外发送器(8)将所述符合IrDA协议的数据转换成相应的光信号并且发送该光信号，其中所述第二红外发送器(8)与所述第二协议转换器模块(6)电气耦合；-借助于第一红外接收器(9)接收所述光信号并且将所述光信号转换回相应的符合IrDA协议的数据，其中所述第一红外接收器(9)被分配给所述自动装配机(11)并且与所述第二红外发送器(8)光耦合；-借助于第一协议转换器模块(5)将所述符合IrDA协议的数据转换成相应的符合CAN协议的数据，其中所述第一协议转换器模块(5)与所述第一红外接收器(9)电气耦合；-借助于第一CAN控制器(3)将所述符合CAN协议的数据转换成相应的需由所述第一控制装置(1)接收的数据，其中所述第一CAN控制器(3)被分配有所述第一控制装置(1)并且与所述第二协议转换器模块(5)相连接。
全文摘要
用于给衬底装配电气元件的自动装配机(11)包括第一控制装置(1)，其中将第一CAN控制器(3)分配给所述第一控制装置；第一协议转换器模块(5)，其与所述第一CAN控制器(3)电气连接，以便将符合IrDA协议的数据转换成符合CAN协议的数据并且将符合CAN协议的数据转换成符合IrDA协议的数据；第一红外接收器(7)和IrDA兼容的第一红外接收器(9)，这两者都与所述第一协议转换器模块(5)电气耦合；其中所述第一红外发送器(7)可以与分配给电气元件供给装置(12)的第二红外接收器(10)光耦合，并且所述第一红外接收器(9)可以与分配给所述供给装置(12)的第二红外发送器(8)光耦合。
文档编号H05K13/04GK1822066SQ200610003608
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月4日 优先权日2005年1月4日
发明者D·帕拉斯 申请人:西门子公司