专利名称：自动装配机以及用于处理元器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种为基才反装配元器件的自动装配才几以及一种用 于处理元器件的方法。
背景技术：
在为基板装配电子元器件的自动装配机中，元器件通过设置在 自动装配机上的输送装置被提供到限定的拾取位置上。在那里，元 器件通过自动装配才几的装配头4合耳又并且传送到装配区i或中，这些元
器件在该装配区域#:定位到基板上。空的基板通过传送装置输送到 装配区域，完成装配的基板通过传送装置又从装配区域中送出。为 了提高自动装配才几的装配效率，4吏用了多个装配头，这些装配头允 许同时放置多个元器件。
由7厶开出片反物DE 10202290 Al已知一种装配头，其这才羊调整 多个保持装置的相对位置，从而可以通过单一的方文置过程将多个元 器件放置到基板上。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种自动装配机以及用于处理多个元 器件的方法，它们的特征在于，在将元器件同时放置在基板上时还 具有较高的灵活性。
该目的通过才艮据独立 f又利要求的自动装配才几以及所属的处理 方法来实现。有利的设计方案由从属权利要求给出。
为基板装配元器件的自动装配机具有装配头，该装配头具有基 体，该基体围绕垂直于基板面指向的旋转轴线可旋转地设置。另夕卜， 装配头具有至少两个处理装置，其设置在基体上并且分别具有用于 保持元器件的保持装置。此外，自动装配机具有定位装置，装配头 可以通过该定位装置平行于基板面移动，其中至少一个处理装置具 有偏转轴线，从而可以通过使至少一个处理装置围绕该偏转轴线转 动改变保持装置的相对间距。
在此，基板面应理解为这样的平面，即基板的待装配的表面位 于该平面中。通过自动装配才几可以在较宽的区域中改变由保持装置 保持的元器件的间距，由此在处理和定位元器件时实现了较高的灵
活性。通过偏转轴线与旋转轴线以及框架轴线(Portalachsen )的运 动的叠加，在相同的可到达的4立置时片医架轴线的移动区i或可以纟皮减 小，由it匕而可以明显;也减少^专送时间。同时由jt匕而削减了所需的结 构空间。这导致更小的4几器并随之导致装配效率与面积需求的更好 的比率。
在自动装配机的一个设计方案中，设置有至少一个平行于旋转 轴线的偏转轴线。
由此而获得这样的优点，即由多个处理装置的多个保持装置保 持的多个元器件可以在一个共同的平面中移动，该平面平行于基板 面。因;t匕可以实J见同时处理多个元器^f牛。
在自动装配机的另一设计方案中，至少两个处理装置具有单一 偏转驱动装置，各个处理装置可以通过该单一偏转驱动装置围绕其 各自的偏转轴线旋转。
通过使用单一偏转驱动装置获得了这样的优点，即多个处理装 置可以互相不依赖地围绕其各自的偏转轴线旋转，而不必为此将这 些处理装置连接到中央偏转驱动装置上。由此，不《义可以提高定位 准确度也可以降〗氐用于定位的时间成本。
根据自动装配机的另 一设计方案，至少两个处理装置具有其他 的单一驱动装置，保持装置可以通过该其他的单一驱动装置分别围 绕Z轴线旋转以及在该各自的Z轴线的方向上移动，该Z轴线平4亍 于偏转轴线设置。
通过该其他的单一驱动装置，保持装置可以单独在Z方向上移
动以及围绕自身旋转。与在应用共有的旋转或z驱动装置时相比，
这允许装配头的使用的更高的灵活性。此外，在此也可以降低用于 定位的时间成本。
在自动装配机的再一设计方案中，装配头的基体相对于旋转轴 线旋转对称地设计。同时，处理装置^皮设置在基体的边缘区域中。
通过这种结构上的设计方案实现了较高程度的灵活性。例如， 这对于到达装配位置是足够的，只是基体的旋转轴线以及处理装置 的偏转轴线进行移动，〗旦是定位装置的框架轴线没有移动，因此可 以在框架中避免额外地引入热量。然而，如果由于两个装配位置的 较大间距而需要框架运动，则独立的轴线(旋转轴线和偏转轴线或 框架轴线)都可以重叠。由此，可以实现构件之间專交高的相对速度 并因此实现较短的整体定位时间，这对自动装配的实际效率起到明 显的效果。
一种用于#4居上述自动装配冲几来处理元器件的方法，其中通过
围绕各自的偏转轴线来旋转处理装置而这样调节保持装置的间距， 即多个元器件可一皮同时处理。
当装配头处于冲合取位置、装配位置或4企测位置的区i或中并且对 于多个元器件同时进行在那里执行的处理步骤(例如，拾取、装配 或位置识别)时，例如可以同时处理多个元器件。通过平4亍进行对 于多个元器件的处理步骤可以明显地减少各自的处理时间，这对自 动装配才几的实际效率起到明显的岁丈果。
在上述方法的一个设计方案中，元器件在拾取位置处被提供给 自动装配机。保持装置的间距被这样调节，即多个元器件可以同时 从该拾取位置通过保持装置来取出。
通过从其拾取位置中同时拾取多个元器件可以明显减少为此 所需要的处理时间并相应地〃提高了自动装配4几的实际效率。
在上述方法的另一i殳计方案中，每个元器件都P舉一地对应一个 在基板上的装配位置。此外，保持装置的间距#1这样调节，即多个 由保持装置保持的元器件可被同时放置在基板上。
由此，也可以在装配时并4亍主要处理时间，乂人而可以明显地减 少用于装配的整体处理时间，这对自动装配机的实际效率也起到了 正面的步文果。
在上述方法的再一设计方案中，在调节保持装置的间距之后并 且在元器件被放置在基板上之前，装配头向用于检测被取出的元器 件的位置的4全测装置移动。
由此，获得了这样的优点，即在元器件被放置到基板上之前， 所保持的元器件的位置被精确地检测并有可能被校正。通过在对被 提取的元器件进行位置检测之前就将装配头的轴线移动到其目标 位置中并且在位置冲企测之后^又进行些许的^f奮正可以明显地改善装
配津青确度。根据用于处理元器件的方法，在将元器件放置到基板上之前， 装配头向用于检测被提取的元器件的位置的检测装置移动。此外， 在氺企测过程之前，处理装置这样围绕其偏转轴线旋转，即^皮-提取的 元器件的相对间距被减-J 、。
元器件之间的相对间距可以这样减小，即在基板面上的垂直投 影中，通过包络线包围所有元器件的面^皮减小。因此可以明显地减 少用于一企测装置的结构空间。此外可以4吏用明显有利的#企测装置。
接下来，参照附图才艮据实施例对本发明进行详细i兌明。图中示
出
图l是自动装配机的示意图， 图2是装配头的示意性侧视图， 图3是在4合取区域上的装配头的俯视图， 图4是在装配区域上的装配头的俯^L图。
具体实施例方式
图1示意性示出了为基板2装配元器件3的自动装配机1。自 动装配才几由4黄梁7构成，该才黄梁在y方向上延伸并且与才几架(未示 出)固定连接。在横梁7上安置有框架臂8，其在x方向上延伸并 且在y方向上可移动地固定在横梁7上。横梁7和框架臂8共同形 成定位装置，其中通过x轴线和y轴线形成正交的参考系。装配头 6在x方向中可移动地安置在框架臂8上，其具有多个处理装置22 (见图2)。另外，用于传送基板2的传送路线4设置在装配区域中。
输送装置5在传送路线4的侧面设置在自动装配机l的拾取区域中，
元器件3通过该输送装置来提供。在拾取区域和装配区域之间设置 有用于检测待装配的元器件3的位置的检测装置31。
为了装配，基板2在传送路线4上传送到自动装配机1的装配 区域中。通过输送装置5装备到拾取区域中的元器件3由装配头6 才合耳又并且在装配区域的方向上传送。4全测装置31沿着该^各线朝那 里移动，从而由装配头6携带的元器件3可以针对其位置和定位被 检测。随后，元器件3^皮定位到基板2上。
在图2中以侧—见图示意性示出了装配头6的实施例。装配头6 具有基体21，其围绕旋转轴线D可旋转地设置，该旋转轴线垂直 于基板面E指向。在基体21上设置处理装置22，其分别具有单一 偏转驱动装置24，这些处理装置可以通过该单一偏转驱动装置围绕 其各自的偏转轴线S'或S〃偏心地偏转。在处理装置22的自由端上 设置有用于容纳和保持电子元器件3的保持装置23。除了真空吸移 管之外，例如机械的夹爪也可作为保持装置23使用。保持装置23 分别通过其4也的单一驱动装置25不^f又可以在z方向上移动，而且 也可以围绕其自身的轴线z'或z"平^f亍于z方向旋转。
在此，不仅处理装置22的偏转轴线S'或S"而且基体21的旋转 轴线D也平4于于z方向取向，从而所4呆持的元器件3不〗又在围绕錄: 转轴线D而且在围绕偏转轴线S'或S"或围绕4呆持装置23本身的旋 转轴线z'或z〃旋转时一直在平行于基板面E的平面中移动。因此， 在z方向上的移动是不可能的。因为定位装置7、 8(见图1)被这 样地设置，即装配头6可以在平行于基板面E的平面中移动，所以 被传送的元器件3不仅在装配头6的旋转运动时，而且在定位装置 的移动运动时一直处于相对于基板面E的相同间距dz中。该间距 4的变化通过对应于每个保持装置23的单一驱动装置25实现，该 单一驱动装置也可以实现保持装置在z方向上的移动。通过该结构
上的i殳计方案可以灵活地调整4呆持装置23的相对间距dx并进而灵 活地调整元器件3，同时无需改变在基板面E上元器件3的高度位置。
在图2中仅示出了两个处理装置22。然而，其他的处理装置 22同样可以设置在装配头6的基体21上。
才艮据图3和4来"i兌明在^f吏用上述自动装配才几l时来处理多个元 器件3的方法的实施例。
该方法可以由此而开始，即装配头6移动到自动装配机l的拾 取位置中。图3以俯视图示出了在提取元器件3之前的拾取区域中 的装配头6。
两个处理装置22这样彼此相对定位，即两个对应的元器件3 可以被同时提取。这通过处理装置22围绕其对应的偏转轴线S'或S〃 的旋转以及通过装配头6围绕旋转轴线D的旋转来实现。在定位的 状态中，保持装置23在x方向及y方向中的相对间距对应于待提 取的元器件3的相对间距，两个保持装置23在平行于拾取窗口 10 的x方向上3寸齐。
随后，装配头6通过定位装置7、 8这样在x-y方向上移动，即 两个保持装置23直接位于两个待拾取的元器件3上。
接下来，通过两个单一驱动装置25实现两个保持装置23在z 方向上的同时招j文运动，A人而两个元器刊4皮同时才合取。
在拾取元器件3之后，装配头6移动到自动装配机1的装配区 域中。图4示出了在元器件3安置在基板2之前的装配区域中的装
配头6。在此，每个元器件3唯一地对应于基4反2上的一个装配位 置11。
两个处理装置22这样彼此相对定位，即两个由保持装置23保 持的元器件3可以被同时放置到基板2上。这也通过处理装置22 围绕其对应的偏转轴线S'或S〃的旋转以及通过装配头6围绕旋转轴 线D的旋转来实现。在定位的状态中，保持装置23的相对间距对 应于装配位置ll'或ll"的相对间距d，也就是4呆持装置23在x方 向和y方向上的间^巨(4或dy ) ^j"应于装配4立置ir或11〃在x方向 或y方向上的间距4或dy，从而为了达到最后的放置位置仅需要在 x-y方向上移动装配头6,其中，从该;改置位置向外<又<又需要在z 方向上实现j殳》文运动。
随后，装配头6通过定位装置7、 8这才羊在x-y方向上移动，即 两个保持装置23直接位于两个装配位置ll'或ll"上。
随后，通过两个单一驱动装置25实现了两个〗呆持装置23在z 方向上的同时4殳》文运动，从而两个元器件3可以;故同时方文置在基斗反 2上。
如果所有的元器件3^皮定位在其装配位置11上，那么装配头6 又移动到冲合耳又区i^中，该循环则又重新开始。
有利的是，装配头6在提取元器件3之后以及安置元器件之前 向才企测装置31 (见图1)移动。该4企测装置4企测所4呆持的元器件3 的位置，从而在放置元器件3之前还可以进行位置校正和角度校正。 在此要注意两种可能性
在检测过程之前要进行处理装置的相对的最终位置的调整。因 此，在4企测过程之后^f又需要通过单一驱动装置25进4亍些许的角度
校正以及仅需要装配头6移动到装配区域中，由此而改善了装配精确度。
可选地，在一企测过程之后进行处理装置22的相对的最终位置 的调整。由此产生一种可行性方案，为了进行检测，偏转轴线S' 或S〃这样地移动，即所保持的元器件3尽可能近和密集地设置在一 起。元器件彼此之间的相对间距可以被这样地减小，即在基板面上 的垂直投影中，通过包络线包围所有的元器件的面被消减。通过消 减用于#r测元器件位置所需的面可以 -使用更紧凑并由此而明显成 本低廉的检测装置31。
一旦完成4全测过程就进行对处理装置22的相对位置的调整， 以及通过单一驱动装置进行相应的角度才交正。
不仅在拾取而且在装配元器件3时都产生一种可能性，即顺序 地或者并行地4丸4于围绕旋转轴线D和两个偏转轴线S'或S"的调整 运动以及定4立装置7、 8的x-y-运动。
通过平行地进行不同的旋转运动和传送运动以及同时拾取和 装配多个元器件3可以明显减少处理时间，A人而可以实jE见自动装配 才几1的4交高的装配效率。
尽管在图3和4中仅示出两个处理装置22，在使用多个处理装 置22时同样可以同时拾取两个以上的元器件3或者将其放置在基 板2上。
参考标识列表:
1自动装配机
2基板
3元器件
4传送路线
元器件输送装置
6装配头
7横梁
8框架臂
9元器件皮带
10拾取位置
11装配位置
21基体
22处理装置
23保持装置
24单一偏转驱动装置
25单一驱动装置
31冲企测装置
E基板面
D旋转轴线
S偏转轴线
d两个保持装置的相对间距
权利要求
1.一种为基板(2)装配元器件(3)的自动装配机(1)，具有-装配头(6)，具有●基体(21)，所述基体围绕垂直于基板面(E)指向的旋转轴线(D)可旋转地设置，●至少两个处理装置(22)，它们设置在所述基体(21)上并且分别具有用于保持所述元器件(3)的保持装置(23)，-定位装置(7、8)，所述装配头通过所述定位装置可平行于所述基板面(E)移动，其中，所述处理装置(22)中的至少一个具有偏转轴线(S)，从而可通过围绕所述偏转轴线(S)的转动改变所述保持装置(23)的相对间距(d)。
2. 根据权利要求1所述的自动装配机(1 )，其中，至少一个偏转 轴线(S)平行于所述旋转轴线(D)设置。
3. 根据权利要求1或2所述的自动装配机(1 ),其中，至少两个 所述处理装置(22)具有单一偏转驱动装置(24)，各个处理 装置(22 )可以通过所述单一偏转驱动装置围绕其各自的偏转 轴线(S )旋转。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的自动装配才几(1 )，其中， 至少两个处理装置(22)具有其他的单一驱动装置(25)，所 述保持装置(23)可以通过该其他的单一驱动装置分别围绕z 轴旋转以及在各自的z轴线的方向上移动，所述z轴线平行于 所述旋转轴线(D)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的自动装配机(1 )，其中， 所述基体(21 )相对于所述旋转轴线(D)旋转对称地设计并 且所述处理装置(22 )被设置在所述基体(21 )的边缘区域中。
6. —种用于根据权利要求1所述的自动装配机(1 )来处理元器 件(3)方法，其中，通过使处理装置(22)围绕各自的偏转 轴线(S)旋转来这样地调节保持装置(23)的间距(d),使 得多个所述元器件(3)可被同时处理。
7. 根据权利要求6所述的用于处理元器件(3)的方法，其中，- 所述元器件(3 )被提供到所述自动装配冲几(1 )的拾取位 置(10)上，- 所述保持装置(23 )的间距(d ) -波这样地调节，即多个所 述元器件(3 )可以同时从其冲合取位置(10 )通过所述保持 装置(23 )来取出。
8. 根据权利要求6或7所述的用于处理元器件(3 )的方法，其 中，-每个元器件(3 )唯一地对应一个在所述基板(2 )上的装 配位置(11 )，- 所述保持装置(23 )的间距(d)被这样调节，即多个由所 述保持装置(23 )保持的所述元器件(3 )可被同时放置在 所述基板(2)上。
9. 根据权利要求8所述的用于处理元器件(3)的方法，其中， 在调节所述保持装置(23)的间距(d)之后并且在所述元器 件(3)被放置在所述基板(2)上之前，所述装配头(6)向 用于检测被取出的所述元器件(3)的位置的检测装置(31) 移动。
10. 根据权利要求8所述的用于处理元器件(3)的方法，其中，- 在将所述元器件(3)放置到所述基板(2)上之前，所述 装配头(6)向用于检测被取出的所述元器件(3)的位置 的才企测装置(31 )移动，- 在检测过程之前，所述处理装置(22)这样围绕其偏转轴 线(S )旋转，即被取出的所述元器件(3 )的相对间距(d ) 被减小。
全文摘要
一种为基板(2)装配元器件(3)的自动装配机(1)具有装配头(6)，其具有基体(21)，该基体围绕垂直于基板面(E)指向的旋转轴线(D)可旋转地设置。此外，装配头(6)具有至少两个处理装置(22)，其设置在基体(21)上并且分别具有用于保持元器件(3)的保持装置(23)。此外，自动装配机(1)具有定位装置(7、8)，装配头(6)可以通过该定位装置平行于基板面(E)移动，其中至少一个处理装置(22)具有偏转轴线(S)，从而可以通过使至少一个处理装置(22)围绕该偏转轴线(S)旋转改变保持装置(23)的相对间距(d)。由此可以实现同时处理多个元器件(3)。
文档编号H05K13/02GK101340809SQ200810133029
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月4日 优先权日2007年7月6日
发明者托马斯·巴赫塔勒 申请人:西门子公司