专利名称：更换装配头的装置和自动装配机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于为自动装配机更换装配头的装置，以及一种用于为基板装配
元件的自动装配机。
背景技术：
在装配技术中，借助于自动装配机为基板，在大多数情况下是印刷电路板装配元 件。为此，通常应用装配头，其可借助于自动装配机的定位系统在平行于基板平面的平面中 移动并且设计用于容纳元件并将元件定位在基板上。借助于这样设计的装配头，元件由所 谓的供给装置拾取，并传送到自动装配机的装配区域中(在该装配区域中提供了待装配的 基板)并且放置在基板上的预先定义的装配位置上。 同时，自动装配机可取决于所执行的任务来配置，例如鉴于装配效率或装配质量 来配置。对于不同的配置，通常也使用不同的装配头。待生产的产品的逐渐增多的变体，也 就是说持续增加的产品多样性在同时减少的生产批量的情况下要求了总是频繁地对自动 装配机进行改造，这还可能包括更换装配头。当今应用的装配头在大多数情况下与定位系 统的支承板以螺栓连接，以致于在更换这样的装配头时耗费大量的时间。此外，为了松开保 持螺栓，需要机器操作者手动地实施该过程，从而使该整个自动装配机在这段期间被强迫 停止生产。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于更换装配头的装置以及一种自动装配机，其 能够实现简单地更换装配头。 该目的通过根据独立权利要求的用于更换装配头的装置以及自动装配机来实现。 有利的设计方案在从属权利要求中得出。 根据本发明的用于更换装配头的装置包括适配板，在其上固定有装配头；以及 支承板，其固定在自动装配机的定位系统上，并且该支承板设计用于借助于适配板来容纳 装配头。在此，在支承板和适配板之间设置至少一个紧固件，利用该紧固件将适配板固定在 支承板上。为此，紧固件具有永磁体，其将支承板和适配板彼此磁性连接起来，其中紧固件 与压縮空气装置耦合连接，从而通过利用压縮空气装置加载压縮空气来解除磁性保持的连 接。 借助于该永磁体在适配板和支承板之间产生吸引力，从而使适配板和支承板彼此 磁性地保持在一起。通过紧固件与压縮空气装置的耦合连接，在加载压縮空气时可以在适 配板和支承板之间产生推斥力，从而使得通过永磁体施加的保持力至少部分地被抵消。同 时产生这样的可能性，即替代单一的永磁体而在适配板和支承板之间分布地布置多个永磁 体。 因此，借助于该装置可以实现固定在适配板上的装配头在第一状态中保持在支承 板上并进而保持在定位系统上，并且在第二状态中以简单的方式和方法从定位系统上取下。借助于永磁体将适配板保持在支承板上具有的优点是，为此不需要电功率。因此，即使 在未通电的状态中，例如在偶然的供电故障或者在紧急断电的情况下，适配板和进而是装 配头安全地固定在支承板上或者定位系统上。同样也适用于在压縮空气供给发生故障的情 况下。通过对适配板和支承板之间的连接加载压縮空气降低了保持力，从而可以无需很大 的力消耗而将适配板从支承板上取下。为了该縮短的时间段，仅仅需要提供压縮空气形式 的能量。通过在适配板和支承板之间的借助于空气支架所施加的压縮空气，适配板可以无 需很大的力消耗就能相对于支承板移动和取下。由此，与真空-保持系统或者电磁铁相比 较，能量消耗被显著降低。此外，实现了适配板和支承板的无接触的连接和分离，从而可以 无磨损地实现借助于本发明的装置实现的装配头在定位系统上的耦合连接。同时，适配板 和装配头可以一体地设计，也就是说，适配板设计作为装配头的部件，尤其是设计作为装配 头的壳体的部件。 在该装置的一个有利的设计方案中，压縮空气装置具有至少一个带有多个空气喷 嘴的空气静力的支架，压縮空气可以通过这些空气喷嘴逸出。 为此，空气静力的支架(aerostatische Lager)可以布置在支承板上或者布置在 适配板上，并且通过气动管路与压縮空气装置连接。在加载压縮空气时，在支承板和适配板 之间形成缝隙，压縮空气可以进入到该缝隙中。同时，在适配板和支承板之间形成推斥力， 其至少部分地抵消通过永磁体施加的保持力。由此获得的优点是，压縮空气被有针对性地
施加到适配板和支承板之间的较大面积上。由此，压力状况(Druckverhaltnisse )和进
而是在适配板和支承板之间的力状况能够以简单的方式和方法与周围环境条件-例如与 被保持的装配头的重量-相匹配。 如在已经说明的永磁体的布置中，同样也可以实现在适配板和支承板之间布置多 个空气静力的支架并且通过气动管路与压縮空气装置连接。在此，有利的方式是多个空气 静力的支架尽可能分别临近于多个永磁体布置。 在该装置的另一有利的设计方案中，支承板具有至少一个侧面的止挡部，其设置 用于使适配板相对于支承板对齐。 借助于侧面的止挡部，形状配合地对适配板在支承板上在有关方向上的运动进行 了限制。由此而确保了，适配板在有关的方向上相对于支承板占据一个定义的位置。由此 明显降低了对重新在定位系统上固定的装配头进行校正的费用。 在该装置的另一有利的设计方案中，侧面的止挡部布置在平行于支承板的表面导
向的第一方向上并且具有至少一个另外的永磁体，利用该另外的永磁体将适配板在第一方 向上磁性地保持在止挡上。同时，另外的永磁体也与压縮空气装置耦合连接，从而通过利用 压縮空气装置加载压縮空气来解除在适配板和止挡部之间的磁性的连接。 借助于侧面的止挡部来形状配合地对适配板在平行于支承板的表面的方向上的
运动进行限制。同时，为了使适配板相对于支承板安全地布置在预定义的位置中，侧面的止 挡部具有至少一个另外的永磁体，通过该永磁体将适配板吸引到侧面的止挡部上。由此能 够以高精度占据预定义的位置。 在该装置的另一有利的设计方案中，永磁体以及分别配属的空气静力的支架组合
成一个共同的组件。 通过将永磁体以及分别配属的空气静力的支架组合成一个共同的组件可以明显
4降低装配费用。同时，整个组件可以布置在支承板上或者布置在适配板上。 在该装置的另一有利的设计方案中，支承板具有用于形状配合地锁定适配板的装置。 将适配板形状配合地锁定在支承板上的装置例如可以设计成掣子或杠杆。通过形 状配合的锁定确保了，适配板在所有情况下，也就是说在定位系统与另一个定位系统或者 自动装配机的另一个元件相撞的情况下，安全地保持在支承板上。 在该装置的另一有利的设计方案中，支承板和适配板分别具有接口的一部分，该 接口设计用于在第一状态中为装配头传输驱动介质。 通过在支承板和适配板之间形成接口，可以在运行自动装配机期间为装配头提供
为此所必需的驱动介质。在此例如供给能量(电接口 )和信息(数据接口 )，但是也供给真
空或压縮空气(气动管路)，用于元件的拾取和操作。由此获得的优点是，与在支承板和适
配板之间的机械性的接口的断开或者连接同步地也实现了用于全部的为驱动装配头所必
需的驱动介质的接口的断开或者连接。这尤其在自动更换装配头时是有利的。 根据本发明的用于为基板装配元件的自动装配机具有用于更换装配头的装置，该
装置如前面描述地来设计。 鉴于具有用于更换装配头的这样的装置的、根据本发明的自动装配机的各个优 点，首先参考之前描述的装置的优点。此外，该装置可以实现一种在自动装配机中的工具更 换系统，该系统允许工具，例如装配头在损害的情况下进行自动更换。
接下来参考附图对装置的实施例进一步说明。图中示出
图1以俯视图示出根据本发明的自动装配机的示意图，
图2示出了用于更换装配头的根据本发明的装置的示意图。
具体实施例方式
在不同的附图中，相同的部件始终标注以相同的参考标号。描述适用于所有附图， 在这些附图中同样可以识别相应的部件。 图1示意性地示出了用于为基板2装配元件3的自动装配机1的通常的结构，其 具有用于更换工具、例如装配头6的装置。自动装配机1具有横臂7，其在y方向上延伸并 且与机架(未示出)固定连接。在横臂7上安装有门架臂8，其在x方向上延伸并且在y方 向上可移动地固定在横臂7上。横臂7和门架臂8共同形成定位系统9，其中通过x轴和y 轴形成直角坐标系。在门架臂8上布置有滑架18，该滑架可借助于直线型驱动装置19在x 方向上沿着门架臂8滑动。此外，设置有用于将基板2传送到自动装配机1的装配区域中 的传送路段4。在传送路段4的侧面，在装配区域的附近布置有供给装置5，其将元件3提 供至它们各自的拾取位置22。 为了对基板2进行装配，该基板通过传送路段4传送到装配区域中。由供给装置5 提供的电子元件3由装配头6拾取并且传送到装配区域中，在那里这些电子元件被定位在 基板2上的它们各自的装配位置上。 为了实现快速和自动化的工具更换，在此是装配头6的更换，滑架18具有支承板10 ，该支承板设计用于借助于适配板11来容纳装配头6 。在此，装配头6牢固地固定在适配板11上，该适配板又与支承板10连接。支承板10和适配板11的可快速解除的连接借助于至少一个紧固件实现，其布置在支承板10和适配板11之间。由此可以实现，即固定在适配板11上的装配头6在第一状态中安全地固定在支承板10上并进而固定在自动装配机1的定位系统9上，并且在第二状态中以简单的方式和方法快速和安全地从定位系统9上取下。 在图2中示意性地示出了用于更换工具、尤其是装配头的根据本发明的装置。该装置基本上包括支承板10和适配板11。布置在支承板10上的紧固件分别具有永磁体12以及带有多个空气喷嘴14的空气静力的支架13。适配板11借助于永磁体12磁性地保持在支承板10上。为此，适配板1具有用于永磁体12的磁轭。为此目的，适配板11由铁磁性的材料制成。然而同样可以应用这样的磁轭，该磁轭与适配板ll固定连接，例如粘接。空气静力的支架13通过气动管路与压縮空气装置(未示出)耦合连接。在加载压縮空气时，在支承板10和适配板11之间产生气隙，由此明显地降低磁性保持力。由此，适配板11能够以很小的力消耗以简单的方式和方法从支承板上取下。 支承板10的上方的端部通过止挡部16在第三方向(z)上限定边界。由此确保适配板11在支承板10上定位时，也就是说在更换装配头时使适配板在支承板的侧面的止挡部16上对齐并进而在第三方向(z)上占据一个定义的位置。为了在该定义的位置中保持住适配板11，止挡部16同样具有至少一个紧固件，其包括永磁体12以及对应配属的空气静力的支架13。由此，在第一状态中，磁力在第三方向(z)上作用到适配板16上，该磁力将适配板16吸引至支承板10的侧面的止挡部16。空气静力的支架13又通过气动管路与压縮空气装置耦合连接。在第二状态中，也就是说在将适配板11从支承板10上取下来时，空气静力的支架13(也如布置在两个板之间的空气静力的支架13—样)由压縮空气加载。由此在适配板11和止挡部16之间形成气隙，由此明显地降低了永磁体12的磁性保持力，从而可以将适配板11快速并且简单地从止挡部上取下。 出于简单装配的目的，紧固件的永磁体12和空气静力的支架13也可以被制造成一模块，其装配、例如粘接在支承板10上。在装配时这是有利的，即突出于支承板10的剩余的表面来装配空气静力的支架13。由此，适配板ll在第一状态中直接和仅仅处于空气静力的支架13上。这具有优点，即仅仅适配板的表面，而不是支承板10的表面必须相应于空气支撑的要求来精确地加工。 在示出的实施例中，紧固件_也就是说永磁体12以及空气静力的支架13-布置在支承板10上。然而同样可能的是，将永磁体12和/或空气静力的支架13布置在适配板11上。磁轭在该种情况中形成在支承板10上。 在第一方向(x)上，支承板IO通过另一个固定的止挡部17在侧面限定边界。该止挡部以有利的方式具有一种锁定系统(未示出)，利用该锁定系统形状配合地将适配板11固定在支承板10上。由此获得优点，即适配板11即使在滑架21在第一方向(x)上发生很高的加速的情况下也安全地保持在支承板10上。这可能例如在滑架21与位置固定的单元相撞的情况下出现。同时，例如也可以使用杠杆或者掣子来作为锁定系统。
此外，在支承板IO或适配板11的边缘区域中布置有多个接口 15。这些接口例如用于能量供应和数据供应(接口 15-1)，以及供应压縮空气(接口 15-2)和真空(接口15-3)。在x方向上推动适配板11时，接口 15的插接连接件彼此自动连接，从而使得固定 在适配板11上的装配头6具有了所有为装配过程所必需的驱动介质。在x方向的相反方 向上拉开适配板11时，接口 15的插接连接件又自动分离。 借助于包括支承板10和适配板11的根据本发明的装置可以实现绝对无间隙的、 磁性的工具更换系统，该系统能够以简单和快速的方式和方法实现可重复地将适配板IO 从支承板11上取下并再次固定。由此可以实现自动的工具更换，在该种情况下是更换装配 头6。例如在出现损坏的情况下可以自动地快速更换装配头，而不需要机器操作者为此进 行手动操作。然而，也可以实现用其它的工具、例如用于涂覆粘接剂的分配器来替换装配头 6。在此，在出现电力或者压縮空气故障的情况下也确保了安全性。参考标号
1自动装配机2基板3元件4传送路段5供给装置6装配头7横臂8门架臂9定位系统10支承板11适配板12永磁体13空气静力的支架14空气喷嘴15接口16止挡部17另一止挡部18滑架19直线型驱动装置22拾取位置
权利要求
一种用于更换自动装配机(1)的装配头(6)的装置，所述装置具有-适配板(11)，在所述适配板上固定有所述装配头(6)，-支承板(10)，所述支承板固定在所述自动装配机(1)的定位系统(9)上，并且所述支承板设计用于借助于所述适配板(11)来容纳所述装配头(6)，-其中，在所述支承板(10)和所述适配板(11)之间设置至少一个紧固件，利用所述紧固件将所述适配板(11)固定在所述支承板(10)上，其特征在于，-所述紧固件具有永磁体(12)，所述永磁体将所述支承板(10)和所述适配板(11)彼此磁性连接起来，-所述紧固件与压缩空气装置耦合连接，从而通过利用所述压缩空气装置加载压缩空气来解除磁性保持的连接。
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述压縮空气装置(10)具有至少一个带 有多个空气喷嘴(14)的空气静力的支架(13)，所述压縮空气可以通过所述空气喷嘴逸出。
3. 根据权利要求1或2中的一项所述的装置，其特征在于，所述支承板(10)具有至少 一个侧面的止挡部(16)，所述止挡部设置用于使所述适配板(11)相对于所述支承板(10) 对齐。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，-所述侧面的止挡部(16)布置在第一方向(z)上，所述第一方向平行于所述支承板 (10)的表面导向，-所述侧面的止挡部(16)具有至少一个另外的永磁体(12')，利用所述另外的永磁体 将所述适配板(11)在所述z方向(z)上磁性地保持在所述止挡部(16)上，-所述另外的永磁体(12')也与所述压縮空气装置耦合连接，从而通过利用所述压縮 空气装置加载压縮空气来解除在所述适配板(11)和所述止挡部(16)之间的磁性的连接。
5. 根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其特征在于，所述永磁体(12， 12')以 及所述分别配属的空气静力的支架(13， 13')组合成一组件。
6. 根据权利要求1至5中的一项所述的装置，其特征在于，所述支承板(10)具有用于 形状配合地锁定所述适配板(11)的装置。
7. 根据权利要求1至6中的一项所述的装置，其特征在于，所述支承板(10)和所述适 配板(11)分别具有接口 (15)的一部分，所述接口设计用于在第一状态中为所述装配头(6) 传输驱动介质。
8. —种用于为基板(2)装配元件(3)的自动装配机，具有根据前述权利要求中的一项 所述的用于更换装配头(6)的装置。
全文摘要
根据本发明的装置用于更换装配头(6)，该装置包括适配板(11)，在其上固定有装配头(6)；以及支承板(10)，其固定在自动装配机(1)的定位系统(9)上并且该支承板设计用于借助于适配板(11)容纳装配头(6)。在此，在支承板(11)和适配板(10)之间设置至少一个紧固件，利用该紧固件将适配板(11)固定在支承板(10)上。为此，紧固件具有永磁体(12)，其将支承板(10)和适配板(11)彼此磁性连接起来，其中紧固件与压缩空气装置耦合连接，从而通过利用压缩空气装置加载压缩空气来解除磁性保持的连接。通过紧固件与压缩空气装置的耦合连接可以在适配板(11)和支承板(10)之间产生推斥力，该推斥力至少部分地抵消在适配板(11)和支承板(10)之间起吸引作用的力。由此可以实现将适配板(11)连同在其上固定的装配头(6)在有需要的情况下不需要很大的力消耗地从支承板(10)上并进而从定位系统(9)上取下。
文档编号H05K13/04GK101715288SQ200910179808
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者维尔纳·普法芬贝格尔, 罗伯特·康拉德 申请人:西门子电子集成系统有限责任两合公司