专利名称：一种自动装配机的工作方法、自动装配机、自动装配机的可更换部件以及由自动装配机和 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动装配机的工作方法、一种装配机、自动装配机的一个可更换部件以及由一台自动装配机和该自动装配机的一个可更换部件组成的系统。
在自动装配机中，用一个装配头从供料单元取出元件并把元件放到基板上预定的位置内。为了把元件按正确位置装到基板上，用传感器测出元件在装配头上的位置。然后自动装配机的控制装置根据元件的测出位置控制装配头平行于基板的平面，以便装配到正确的位置内。在把不同的元件装配到极为不同的基板上时，为了达到尽可能高的灵活性，自动装配机的部分部件做成可更换的。这样例如就提供了可拾取更多元件的装配头并把这些元件先后放到基板的预定位置上，而无须装配头在其间重新移到供料单元。从而达到了高的装配效率，即每单位时间达到了尽可能多的装配元件。此外，只拾取一个元件并把它高度精确地放到基板上的装配头也是人所熟知的。其次，对不同大小的元件配置了不同大小的装配头，这样就可根据不同的装配过程采用不同的装配头。也可根据要装配的元件的种类采用不同的供料单元，还可例如使用不同的传感器来识别基板的位置。
在更换部件后，不再可能保证部件和自动装配机的明确的位置对应。所以在自动装配机的可更换的部件装上后必须重新进行校准。为此，例如可用US 5 537 204所述的方法进行校准，该方法利用一块带有标记的玻璃基板代替待装配的基板，并用玻璃片代替元件定位在玻璃基板上。然后用光学方法测量在玻璃基板上的玻璃基板的位置。测出的玻璃基板位置的偏差输入自动装配机的控制装置中与理论位置进行比较，以便控制装置在稍后的组装过程中考虑这些偏差。当然，这种校准是很花时间的，大约需要持续1至2小时。
本发明的目的是提出一种自动装配机的工作方法、一种自动装配机、自动装配机的一个可更换部件以及由一台自动装配机和一个可更换部件组成的系统，本发明可达到可更换部件的快速而简便的更换。
根据本发明，这个目的是通过具有权利要求1特征的一种方法、具有权利要求8特征的一种自动装配机、具有权利要求9特征的自动装配机的一个可更换部件以及权利要求14所述的一个由一台自动装配机和该自动装配机的一个可更换部件组成的系统来实现的。
其中，在该可更换的部件中设置了一个存储装置，以及一个读出该存储装置的自动装配机的控制装置。在可更换的部件的存储装置中存入了该可更换部件的特征数据，在该部件装入后，这些数据由控制装置读出。读出的数据由控制装置用在随后的装配过程中。
根据权利要求2，可更换的部件最好在安装之前测量它的几何数据并作为特征数据进行存储。由于在安装前测量了该部件，因而不用在安装后进行费时的校准过程。因为在考虑一个固定参考点的情况下，控制装置通过识别几何数据已经获得了全部数据，这些数据对装配头上元件的以后的位置校正具有重大的意义。
根据权利要求3，对不同的可更换的部件最好对应不同的识别码并将它们作为特征数据存入和可由控制装置读出，以便以后进行再检查。这样，在基板发生一系列的错误装配时，一个有缺陷的装配头或另一个不再可能正常工作的部件便被识别出来。
根据权利要求4所述本发明方法的一个优选方案，单个部件组成一个所谓的部件类，它们在一个功能表中的全部功能范围与属于相应的单独功能的控制已经存储在自动装配机的控制装置中。如果在一个可更换的部件的相应存储装置内存储这个可更换部件所具有的这个功能表的功能，则在读出后，自动装配机的控制装置知道如何控制这个可更换的部件，而不需要进行控制软件的费时的修改。
其中，数据交换可按权利要求5通过电线进行，或按权利要求6通过无线进行。无线的数据交换具有这样的优点不需要花费附加的电插塞连接。
根据权利要求7的优选方案，在具有多个吸移管的装配头时，可算出移入和移出状态的吸移管的位置差。
在按权利要求10的可更换部件的优选结构中，存储装置作为无接触的可描述的存储器构成(“应答器，TAG”)，它不需要自身的供电。这种存储装置可集成在每个可更换部件中。
其中，可更换部件按权利要求11可作为装配头、按权利要求12可作为供料单元或按权利要求13可作为传感器构成。当然，在相应的存储装置中存入了不同的数据，视部件类型而定，这样自动装配机的控制装置就可读出与它相关的数据。
下面结合附图所示的一些实施例来详细说明本发明。其中
图1表示一台自动装配机的示意侧视图；图2表示一台自动装配机的示意俯视图；图3表示在自动装配机外面一个装配头的测量的示意侧视图；图4表示本发明方法的方块图。
图1表示一台自动装配机7的示意侧视图，而图2则表示相应的示意俯视图。在自动装配机7中，基板1用元件2进行装配，即供料单元3供给的元件2被作为装配头5的吸持装置的吸移管4拾起并放到基板1的预定位置内。装配头5大致平行于基板1的表面运动。为此，设置了第一导轨11，第一滑块12固定在该导轨上而可运动。在第一滑块12上大致垂直于第一导轨11固定第二导轨13，第二滑块14可在该第二导轨13上滑动。第二滑块14与装置配头5连接。控制装置6使第一滑块12在第二滑块14上这样运动装配头5运动到供料单元3并在拾起一个元件2后基本上平行于基板1的表面运动。在装配头5内设置了一台元件摄像机21，该摄像机摄下挂在吸移管4上的元件2的图像并传送到控制装置6。在控制装置6中对该图像进行处理，而装配头5则根据处理的图像这样进行控制，使元件2按正确位置放到基板1上。一个运输装置10用来把基板1运入自动装配机7中直至达到装配位置并重新从自动装配机7中退出来。此外，在装配头5上设置了一台基板摄像机17，用该摄像机确定基板1的位置。基板1的位置也纳入元件2的正确位置定位的计算中。
装配头5具有一个存储装置15，该存储装置可被控制装置6无线或有线读出。其中存储装置15可集成在装配头5中，例如以无接触可读出和可描述的存储器(应答器，TAG)的形式或作为单独的存储介质(磁盘)构成，在该磁盘上存储有一个装配头5的数据，且这些数据可由控制装置6的磁盘驱动器读出。
供料单元3也具有这种存储装置16，同样，基板摄像机17具有一个存储装置18。其中存储装置15、16、18分别具有装配头5、供料单元3或基板摄像机17的特征数据，所以在这些可更换的部件更换后，这些数据可供控制装置6支配。然后控制装置6用这些数据来把元件2装到基板1上。
存储在存储装置15中的数据的确定例如以图3中的装配头5来进行。在此例中，表示一个共有八根吸移管4的所谓旋转头，这些吸移管沿装配头5的圆周构成。装配头5在最终装配后送到一个试验台。然后第一根吸移管4通过一个固定的摄像机22移到试验台上并在该处在移出的状态内(相当于在装配时吸移管的位置)进行测量。随后这第一根吸移管4以一定节拍移到装配头5的元件摄像机21并在该处在移入的状态中(相当于在运输过程中和在装配过程中元件在运输和光学测量时的吸移管的位置)进行测量。通常从中得出了固定摄像机22和元件摄像机21之间的差(平均偏差)，此偏差在控制装置中进行计算。这个过程在全部另外七根吸移管4时进行重复。到第一吸移管的偏差在控制装置20中计算，并存入存储装置15中。在装配头5每次装入自动装配机7后，只需用常规方法确定第一吸移管4的偏差。这个偏差要么是已知的，因为装配头5本身通过高度精确的机械接口连接到自动装配机7上，而该接口到自动与机7的参考点是已知的。要么这一根吸移管4的偏差在装入自动装配机7后通过固定传感器(通过玻璃基板与一个玻璃片的装配)测出。全部其余吸移管的数据从存储装置15传送到控制装置6并在该处进行处理。然后自动装配机7本身可算出其余七根吸移管相对于第一根吸移管4的偏差。也可选择另的固定参考点来代替第一吸移管4，这些参考点在自动装配机7中的位置是已知的或者是容易测出的。在安装可更换的部件3、5、17之前，测出它们相对于这个固定参考点的几何数据并存储到存储装置15、1、18中。
在图4中用方块图再次示出了方法步骤。首先确定可更换的部件3、5、17的特征数据。这种数据例如是部件3、5、17的几何数据，但也可能是识别数据或一个与这些部件对应的功能范围。然后将这些数据存储在一个这些可更换部件3、5、17配置的存储装置15、16、18中。在部件3、5、17安装以后，部件3、5、17的存储装置15、16、18的内容被自动装配机7的控制装置6读出。然后控制装置6在自动装配机7的装配过程中使用这些特征数据。
权利要求
1.用一个控制装置(6)把元件(2)装配到基板(1)上的自动装配机(7)的工作方法，其中-在装入自动装配机(7)之前，确定自动装配机(7)的一个可更换的部件(3、5、17)的特征数据并将它们存储在一个可更换的部分(3、5、17)对应的存储装置(15、16、18)中；-在可更换的部分(3、5、17)装入自动装配机(7)以后，这些特征数据的至少一部分从存储装置(15、16、18)输入自动装配机(7)的一个控制装置(6)中；-在自动装配机(7)的工作过程中，控制装置(6)考虑这些特征数据。
2.按权利要求1的自动装配机(7)的工作方法，其特征为，在安装之前，测量这些可更换的部分(3、5、17)的几何数据，并将它们作为特征数据存储。
3.按权利要求1或2的自动装配机(7)的工作方法，其特征为，不同的可更换的部件(3、5、17)对应不同的识别码，且与相应的可更换部件(3、5、17)对应的识别码作为特征数据存储。
4.按权利要求1、2或3的自动装配机(7)的工作方法，其特征为部件类由执行相似功能的可更换的部件(3、5、17)构成；至少一个部件类的全部可更换部件(3、5、17)的功能汇编在一个功能表中；该功能表与执行单个功能的控制一起存储在自动装配机(7)的控制装置(6)中；可更换的部分(3、5、17)与这些部件(3、5、17)可执行的特征功能相对应，这些特征功能作为特征数据存储在存储装置(15、16、18)中。
5.按权利要求1至4任一项的自动装配机(7)的工作方法，其特征为，可更换部件(3、5、17)的存储装置(15、16、18)和自动装配机(7)的控制装置(6)之间的数据交换通过电路进行。
6.按权利要求1至4任一项的自动装配机(7)的工作方法，其特征为，可更换部件(3、5、17)的存储装置(15、16、18)和自动装配机(7)的控制装置(6)之间的数据交换通过无线进行。
7.按权利要求2的自动装配机(7)的工作方法，其特征为在一个装配头(5)具有多个吸持装置(4)的情况下，作为可更换的部件在安装之前通过一台固定的摄像机(22)摄出在某一位置的第一个吸持装置(4)的位置，该位置相当于装配到基板(1)上时的位置；第一个吸持装置(4)的这些位置被摄入一台在某个第二位置内的装配头(5)所配置的元件摄像机(21)中，该位置相当于吸持装置(4)在元件(2)的运输和光学测量时的位置；这两个摄出的位置在一个位于两台摄像机(21、22)的测量装置(20)中进行比较并得出一个偏差，将该偏差存储在存储装置(15)中；同样用固定摄像机(22)和元件摄像机(21)摄出其他吸持装置(4)的位置，并在测量装置(20)中进行比较并将得出的偏差存储在存储装置(15)中；在测量装置(20)中测出其他的吸持装置(4)相对于第一个吸持装置(4)的相对偏差，并将它存储在存储装置(15)中；在装配头(5)安装后，确定第一个吸持装置(4)到自动装配机(7)的相对位置，并把其他吸持装置(4)的相对偏差从存储装置(15)传送到控制装置(6)。
8.用一个控制装置(6)控制自动装配机和用一个装配头(5)拾取元件(2)并随即将该元件(2)放到一块基板(1)上的自动装配机(7)，其特征为控制装置(6)具有一个读出装置，用该读出装置从一个与可更换部件(3、5、17)对应的存储装置(15、16、18)中读出自动装配机(7)的一个可更换部件(3、5、17)的特征数据；控制装置(6)是这样设计的，即它可存储读出的特征数据并用于装配过程。
9.自动装配机(7)的可更换部件(3、5、17)具有一个与可更换部件(3、5、17)的特征数据对应的存储装置(15、16、18)。
10.按权利要求9的自动装配机(7)的可更换部件(3、5、17)，其特征为，存储装置(15、16、18)作为无接触的可描述而又可计出的存储器(应答器，TAG)构成，该存储器直接与可更换部件(3、5、17)连接。
11.按权利要求9或10的自动装配机(7)的可更换部件(3、5、17)，其特征为，该可更换部件作为装配头(5)构成。
12.按权利要求9或10的自动装配机(7)的可更换部件(3、5、17)，其特征为，该可更换部件作为供料单元(3)构成。
13.按权利要求9或10的自动装配机(7)的可更换部件(3、5、17)，其特征为，该可更换部件作为传感器(17)构成。
14.由一台自动装配机(7)和该自动机(7)的一个可更换部件(3、5、17)组成的系统，其中-该自动装配机(7)具有一个控制装置(6)；-可更换部分(3、5、17)具有一个与可更换部分(3、5、17)的特征数据对应的存储装置(15、16、18)；-控制装置(6)是这样设计的，即它可从存储装置(15、16、18)中读出特征数据，并将这些数据用于装配过程。
全文摘要
在可更换的部件(3、5、17)装入自动装配机(7)以后,必须对可更换的部件(3、5、17)和自动装配机(7)之间的明确的位置对应进行校准。迄今为止,这种校准是通过把玻璃片装到带有测量标记的玻璃基板上来进行的。这种校准无疑是很花时间的。而本发明则是在可更换的部分(3、5、17)装入之前对它们进行测量并把可更换部件(3、5、17)的几何数据存储在可更换部件(3、5、17)的一个存储装置(15、16、18)中。自动装配机(7)的控制装置(6)在可更换的部分(3、5、17)装入后读出存储装置(15、16、18)并将这些数据用于装配过程。
文档编号H05K13/08GK1353920SQ00807000
公开日2002年6月12日 申请日期2000年4月3日 优先权日1999年4月30日
发明者W·胡贝尔, M·梅迪安普尔 申请人:西门子公司