构件安装机上的装置和系统的制作方法

专利名称：构件安装机上的装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电路板的制造和装配领域。更具体地，本发明涉及一
种用于保持一个或多个细长的构件管、并用于沿供给方向朝构件安装^/L中 的拾取位置振动供给构件的构件管保持装置，和一种包括这种装置和振动 供给料斗(magazine)的系统。
背景技术：
通常，在电路板的制造和装配领域，电子构件被送到构件安装机，以 将构件安装到电路板上。构件可以用各种方法提供，如设在构件带、散装 容器或构件管中。在设在构件管中的情况下，构件连续地储存在细长、通 常塑料制成的管子中。管子通常设有敞开的端部，在运送和储存期间用塞 子堵住所述端部。在使用时，将至少一个塞子取出，且将构件管开口端朝 前地插入构件安装机中，或者更常见地插入用于构件安装机的料斗中。这 种料斗设有振动供给装置，该供给装置产生构件管的运动，由此使容纳在 构件管中的构件朝向构件安装机中的拾取位置供给到构件管的开口端外 部。拾取位置在构件供给方向由构件的尺寸和设置在构件接纳件或定位件 中的构件止挡部确定，所述构件止挡部设在构件管的开口端附近，并限制 构件的进一步向前供给。因此，构件接纳件的尺寸和位置决定纵向、即供 给方向上的用于要拾取的构件的拾取位置。
在最简单的情况下，所谓振动供给装置能简单地提供振动，该振动有 时与构件管的倾斜结合，导致构件实际上向着拾取位置方向被抖出构件管。 然而，所谓的振动运动一般是很快的往复运动，该运动使构件向前在构件 管中运动以及使构件向前移出构件管。理论上，在往复运动的向前移动部
5分期间，构件和构件管一起向前，但在往复运动的向后移动部分期间，只 有构件管向后退。实际上，构件同样经历向后运动，^f旦在供给运动的向后 部分期间，构件管比构件后退更多，因而产生构件的向前供给。因为运动 如此之快并且行程的长度如此之短，所以往复运动常常不能被人眼辨别， 因此这种供给一般被称为振动或振动供给，而不管它是仔细控制的往复运 动还是较少受控的振动。
在向构件安装机中的拾取位置的方向振动供给构件之前，将用于保持 在随后的安装过程中要使用的构件的多个构件管装载到构件料斗中，该构 件料斗一般设有振动供给装置。构件安装机要求要拾取的构件位于安装机 软件已知或可识别的准确限定的拾取位置处。因此，在将构件管装载在现 有技术的构件安装机中之后，就确定了用于拾取供给出构件管的构件的位 置。
通常，用于从多个横向相邻的构件管中拾取构件的拾取位置优选地基
本沿直线定位。这对分轴(split-axis)机来说尤其重要，其中拾取头用于 在拾取和安放期间沿一通常是横向或X方向的方向进行一般运动，而在安 放期间通过移动电路板提供与横向或X方向垂直的、 一般是纵向或Y方向 的定位。然而，这也可适用于拾取头在拾取和安放期间沿X方向和Y方向 移动的安装机。因为各构件常常具有不同的尺寸，并优选地在构件体部的 纵向和横向中心处拾取，所以通过改变构件止挡部的位置来调节供给方向
上的拾取位置，因此得到基本沿所述直线的对齐。实际上，可以例如通过 紧固螺钉来调节构件接纳件的位置，该紧固螺钉穿过构件接纳件的狭槽伸 入到料斗内的固定座中。此外，通过提供许多不同的构件接纳件来实现拾 取位置的对齐，所述不同的构件接纳件具有不同的纵向尺寸和横向尺寸， 并一般通过螺钉安装件而安装到构件料斗上。因而，各构件管一般提供有 一个构件接纳件。
在装载构件管、将构件接纳件安装至料斗、并把料斗装载到构件安装 机中之后，亦即在可以开始安装(构件)之前，如下进行手动定位操作。 设在构件安装机中的摄像机或其它观察装置产生拾取位置附近区域的图像。对每个构件管，由摄像机产生的图像导引的操作者小心地将摄像机移 动到用于从构件管供给的第一个构件的正确拾取位置。然后操作者将准确 的拾取位置指示给机器软件，该位置一般在构件体部的纵向和横向中心处。 因为拾取后调节拾取头以补偿构件离开拾取位置的可能性受到限制，所以
常常希望减小拾取位置的偏移，尤其是减小分轴机沿Y方向的任何偏移。 因此，操作者实施的定位操作常常也包括构件接纳件的位置调节，以使构 件与所需的拾取位置对齐。
从上文可以认识到，在可以开始供给和安装构件之前，将构件管装载 到构件安装机上是耗费时间和有时复杂的过程。每当将新型构件加到电路 板制造过程时，以及每当空的构件管必需替换时，都必需实施该过程。这 消极地影响制造过程的总时间效率，并因此消极地影响总的费用。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于在构件安装机处处理构件管的可 供选择的解决方案。
按照本发明，通过提供一种具有独立权利要求中限定的特点的构件管 保持装置和一种系统来获得这个目的和其它目的。从属权利要求中限定了 优选实施例。
为清楚起见，术语"纵向"是指用于供给构件的供给方向，而术语"横 向"是指与供给方向垂直的方向。另外，术语"远端，，和"近端"分别涉 及与构件的供给方向相反的方向和沿着构件的供给方向的方向。
还应该注意，在本申请的上下文中，术语"振动，，包括但不限于快速
往复运动。另外，术语"往复"不仅包括线性来回运动，而且还包括沿着 椭圆形或接近圆形路线的运动。这种椭圆形或接近圆形的供给运动路线一 般出现在竖直平面中。
按照本发明的第一方面，提供一种构件管保持装置，该保持装置用于 保持一个或多个细长的构件管，并用于沿朝向构件安装机中的拾取位置的 供给方向振动供给构件，所述构件管分别装有连续储存的构件并设有开口端，以在拾取位置处从构件管中释放构件。所述保持装置包括用于支承构 件管的支承面、用于接纳构件管的所述开口端的接纳部、和位于接纳部处 的至少一个构件止挡部，该构件止挡部用于限定从所述开口端供给的构件 的拾取位置。所述保持装置还包括第一身份装置，该第一身份装置用于存 储保持装置的身份信息，且设置用于可操作地连接到所述构件安装机或所 述料斗中的身份接收装置。另外，保持装置设置成可释放地安装在构件安
装机中、或安装在设置用于装载到构件安装机中的振动供给料斗中；其中， 保持装置没有构件供给装置，并设置用于允许设在料斗或构件安装机中的 振动供给装置与保持装置接合，以朝拾取位置供给构件。
按照本发明的第二方面，设置了一种用于朝构件安装机的拾取位置振 动供给构件的系统，其中，构件分别连续地储存在设有开口端的细长构件 管中，以在拾取位置处释放构件管中的构件。所述系统包括多个前一段 中所述的构件管保持装置；振动供给料斗，该振动供给料斗包括用于提供 振动供给运动的振动供给装置；和身份接收装置，该身份接收装置设置用 于与所述保持装置的所述第一身份装置可操作地连接，以接收各保持装置 的身份信息；其中，料斗设置成用于装到构件安装机中。另外，各个保持 装置都设置用于可释放地安装在振动料斗中，并设置用于允许所述振动供 给装置与已安装的保持装置接合，以影响用于朝拾取位置供给构件的已安 装保持装置的振动供给运动。
保持装置可释放地安装的特点意味着，将保持装置安装到振动供给料 斗上没有复杂或耗时的操作。优选地，通过将保持装置安放到料斗或安装 机的接纳部上，以实现保持装置和包括振动供给装置的料斗或安装机之间 的合适的安装和接合。因此，料斗/安装机和保持装置之间的接口应提供保 持装置的快速而简便的固定和拆卸。在共同待批和共同受让的国际专利申 请No. PCT/SE2008/050350中提供了这种接口的一个例子，该申请的全文 引用在此作为参考。
然而，应该注意，其它接口可能也是合适的，并且在本发明的范围内 可以设想这些接口。例如，在所述共同待批的申请中公开的接口包括至少
8一个具有弯曲面接触部的接口点时，本申请中公开的发明在其实施例中能 包括一具有全部平坦或笔直的面接触部的接口。因此，本发明不限于料斗 和保持装置之间的某种类型接口 ，而是可以利用提供保持装置与料斗可释 放的安装性的任何合适的接口 。
下面将说明包括适合于保持多个构件管的保持装置的实施例。然而， 也可以想到包括适于保持单个构件管的保持装置的实施例，并且该实施例 处于本发明的范围内。这种保持装置优选地包括单个构件止挡部，但也可 以想到保持装置包括多个构件止挡部以甚至从单个构件管供给构件的其它 实施例。
因此，本发明基于提供一种用于保持构件管并用于从构件管向构件安 装机中的拾取位置供给构件的构件管保持装置，该构件管保持装置能够可 释放地安装，使得能够远离构件安装机和/或用于装入构件安装机中的振动 供给料斗将构件管装到保持装置中和/或从保持装置卸下构件管。
而且，可在构件管保持装置上设置一个或多个构件止挡部。因此，可 以远离构件安装机和/或振动供给料斗来确定和/或限定从构件管供给的构 件的拾取位置。另外，因为构件止挡部设在构件管保持装置上，所以止挡 部经受与构件管保持装置、并因此与构件管和构件相同的振动或往复供给 运动。因此，减少或消除了供给的构件与分离设置、即与管保持件分开的、 固定式构件止挡部相碰撞的危险。
另外，在其中构件止挡部受到与管保持装置和构件管相同的运动的管 保持装置中，用于往复供给运动的供给行程可以较大。实际上，可以使用 与供给的构件的纵向范围一样大或甚至更大的供给行程，而不会严重地危 害供给和拾取过程。在上下文中，术语"供给行程"是指在往复供给运动 的一个供给循环中构件管和管保持装置从它们的最近位置移动到最远位置 的距离。在一可供选择的方案中，即如果使用分开设置的固定式构件止挡 部，则在构件止挡部和对已离开构件管并处于准备被拾取的位置的构件进 行支承的支承面之间可能出现一间隙。当管保持装置和构件管处于供给循 环中最近的位置、即距拾取位置最远时，会出现所述情况。该领域的技术200880010840.9
说明书第6/21页 人员可以理解，这种间隙必需要小，以便不干扰构件的供给和拾取过程， 尤其是要显著小于由管保持装置保持和供给的最小构件的纵向范围。
因此，利用本发明的构件管保持装置，可以使用更长的供给行程来朝 拾取位置供给构件。因此，可以减少用于将构件供给到拾取位置所需的供 给循环的数量，由此当然也减少了用于将构件供给到其拾取位置所需的时 间。这加快了总的供给过程，并增加了构件安装机和电路板制造过程的时 间效率。
另外，提供一种没有构件供给装置即没有振动或往复供给装置、并可 释放地安装到振动供给料斗或构件安装机上、用于朝拾取位置供给构件的 构件管保持装置能带来许多优点。通过将用于提供振动供给的供给装置与 构件管保持装置分开，即保持装置完全不包括任何供给装置，则这种保持 装置的制造成本可以显著降低。相反，现有技术的振动供给料斗包括振动 或往复供给装置、用于与构件安装机接合的固定部分、用于保持构件管与 支承面牢牢接合的可动支承部分、及各部分之间合适的接口机构。这使现 有技术振动供给料斗复杂，制造费用高，且相当难以操作。
另外，按照本发明，可以制备构件管保持装置，该保持装置可装有选 定的构件管，从而可远离构件安装机和振动供给料斗而保持与要在构件安 装机中实施的具体任务或安装操作有关的特定构件。在现有技术的构件安 装机中，当用完构件或针对不同的任务进行设定时，要将振动供给料斗从 构件安装机上取下。术语"任务"在文中是指按照预定的模式或方案在一 系列电路板上以相同或类似的方式安装特定的一组不同的构件。
因此，在现有技术安装机中，当从安装机中取出振动供给料斗并装配 新的构件管以用于随后的安装操作时，要中断安装。如上所述，这可能是 耗时的操作，从而不利地影响构件安装过程的时间效率。相反，本发明的 保持装置可以在料斗和安装机仍然工作时预安装合适的构件管。当需要替 换构件时，用于上述安装操作的保持装置被简单地从料斗取下，并用新装 配和制备的保持有用于随后的安装操作的构件管和构件的保持装置替换。
优选地，也远离料斗设置和/或限定由保持装置保持的构件的拾取位
10置。因而，只有管保持装置相对于构件安装机及其拾取头的总体位置必需 确定。按照本发明的实施例，这利用设在保持装置上的一个或几个基准标 记来进行。因而，基准标记和相应拾取位置之间的位置关系是系统已知的， 该位置关系是固定关系、或是在保持装置安装到振动供给料斗和/或构件安
装机中之前确定。在共同待批和共同受让的国际专利申请No. PCT/SE2008/050352中提供了这种基准标记及其使用的一些例子，该申请 的全文引用在此作为参考。
另一个优点是，对于没有用完所装构件量的较短任务，可以重复使用 对构件和构件管的特定的设定。因此，管保持装置可以从料斗或安装机中 取下、储存在其取下的状态、并在后面的阶段当要执行类似的特定任务时 重新装载到安装机中。因此，之前已执行的一类安装任务的调整时间显著 减少，这提供了任务的有效突然开始。当重复一些经常被其它安装任务中 断的短任务系列时，这是特别有利的。对现有技术的系统来说，类似的方 法会大大增加成本，因为在储存期间、或者用上述耗时的方式重新安装构 件的相同设定期间，整个振动供给料斗都不能使用。
对于本申请的目的，应该注意，构件管保持装置相对于振动供给料斗 的尺寸可以调整成使得料斗设置用于只接纳一个保持装置。可供选择地， 保持装置相对于料斗可具有减小的范围、特别是横向范围，使得可以同时 将两个或多个保持装置安装到单个振动供给料斗上。因而，料斗的供给装 置可以是设置用于向所有承载的保持装置提供同样的供给运动的单个装 置，或者可以分成分开的供给装置，该分开的供给装置被独立地控制以分 别为所承载的保持装置提供单独的供给运动。
保持装置包括一支承面，该支承面用于支承由保持装置保持的构件管。 优选地，所述支承面是保持装置的上表面。在保持装置的一端设有接纳部， 在该接纳部处接收来自构件管的构件，并通过构件接納件或定位件使构件 与拾取位置对齐。这些构件定位件优选可释放地安装在保持装置中，使得 可以将合适尺寸的定位件定位在保持装置上接纳部处的合适位置。
在示例性实施例中，保持装置的接纳部设有用于与构件定位件安装接合的接合装置。因而定位件优选并排设置，使得拾取位置可以基本上沿直 线对齐。在一个例子中，接合装置是一个或多个凹槽的形式，定位件的接 合部可以插入或安装到该凹槽中。优选地，定位件用咬合接合的方式安装 到保持装置的接纳部上。因此，定位件设有用于与保持装置的凹槽咬合接 合的凸起。然而，为实现本发明的目的，也可设想其它的解决方案如柠入 式接合等。
在一些实施例中，每个定位件都设有一个凹槽。因而，可以为定位件 设置多个位于接纳部处的预定位置。在这些实施例中，各个凹槽或预定的 位置之间的距离可以小于定位件的实际宽度或横向尺寸。因此，在定位件 的横向定位中可以提供更多的自由度，以适应不同尺寸的定位件。
在优选实施例中，在接纳部处设有一沿横向连续的凹槽，该凹槽基本 上在接纳部的整个横向范围上延伸。因此，可以连续地调节各个定位件、 由此连续地调节各个构件管和拾取位置的横向位置。这种连续的凹槽也可 以分成两个或多个横向延伸的凹槽，各凹槽设置用于接纳多个构件定位件。
本领域技术人员可以认识到，可以提供其它合适的方案来在定位件和 保持装置之间形成合理的可安装性，例如咬合或其它方案。关于咬合方案， 定位件的凸起和接納部的凹槽之间的咬合接合可以颠倒，使得接纳部的凸 起可以接合定位件的凹槽。在同一天提交的共同待批和共同受让的国际专
利申请No. PCT/SE2008/050351中提供了用于与保持装置咬合接合的合适 定位件的一个例子，该申请的全文引用在此作为参考。
在另一些实施例中，接纳部包括优选地为小凹痕、缺口或凸脊的形式 的定位件安装导引装置，所述小凹痕、缺口或凸脊分别与设置在定位件上 的相应突起或凹痕相互作用。因此，在安装定位件期间，操作者由这些导 引装置引导，使得定位件被引向选定的横向位置，该选定的横向位置可很 容易被系统识別。作为例子，这些凹痕或凸脊之间的距离或节距可以小于 最小的适当定位件的宽度，以在定位件的横向安放或定位中提供自由度。 另外，各个定位件可以设置一对或更多的纵向间隔开的导引凹痕或凸脊， 使得定位件被引导成与供给构件的纵向方向对齐。优选地，保持装置包括多个具有不同尺寸的构件定位件，使得可根据 特定构件和特定构件管的尺寸选择合适的定位件。
在本发明的 一些实施例中，构件管保持装置的支承面设置在一共同的 横向平面中。换句话说，所有构件管被保持在相同的横向位置，虽然整个 支承面在纵向方向上不需要设置在同一位置。
在本发明的其它实施例中，支承面被分成一个或多个处于不同横向位 置的表面部分。因此，能用一个构件管保持装置来保持高度很不相同的构 件管，并从这些构件管供给构件。否则，可以设置不同的料斗来适应高度 可能变动很大的构件和构件管。然而，这种方案具有下述缺点，即必需同 时提供多个料斗，或者安装操作必需分成两个部分安装操作，其中在一个 安装操作中安装低位置构件管中的构件，在一个安装操作中安装高位置构 件管中的构件。这两个部分安装操作能在分开的安装机中进行，或在具有 构件料斗间开关的同一安装机中顺序进行，这两种方式都导致整个构件安 装过程的生产成本增加。
另外，按照示例性的实施例，管保持装置设有身份装置，该身份装置 可由操作者或由构件安装机直接地或是经由振动供给料斗读出。本领域技 术人员可以容易地认识到，这种身份装置能用许多方法实现，例如电子电
路如射频识别(RFID)标记、或存储保持装置的特点信息的存储器电路、 或能用例如集成在构件安装机中或由操作者操作的条形码读出器读出的简 单的条形码。
身份装置不必限于一个特定的识别器。在一些实施例中，能设置第一 身份装置和第二身份装置，该第一身份装置是可由构件安装机直接地或经 由振动供给料斗读出的机器，而第二身份装置可由操作者读出，以使保持 装置身份与构件管信息相关。
在示例性实施例中，所述信息能限于保持装置的身份。在另一些实施 例中，例如存储芯片形式的身份装置可以存储保持装置的各种参数的信息， 如保持装置的尺寸和重量、拾取位置编号、保持装置的类型、分离式或整 体式支承面等。然而，身份装置优选只存储保持装置的身份的信息，而保
13持装置的其它特点和参数优选储存在安装机控制系统中，并与保持装置的 特定身份相关联。
另外，通过提供具有身份装置的管保持装置，保持装置的身份能与关 于特定构件管的信息相关联，所述特定构件管由或要由保持装置保持，并 因此装载到安装机中。因而，对于构件安装机而言必不可少的信息，即构 件管所承载的构件的类型，保持装置的身份是关键的。因此，按照本发明 的实施例，保持装置的身份可以与由保持装置保持的各个和每个构件管的 相关的信息相关联。如上所述，在远离安装机的位置将构件管装载到保持 装置上，并可以在将保持装置安装到构件安装机上或安装到在随后装载到 安装机中的振动供给料斗上之前的任何时间里进行。
另外，各个构件管在保持装置中的位置也可以在装载到安装机中之前 确定和储存。按照示例性实施例，构件管信息包括与设在构件管中的构件 类型有关的信息，即构件的特征如尺寸、电阻、制造公差等。优选地，所 述信息还包括当管第 一次装载到保持装置中时以及在一具体的安装过程期 间和之后设在管中的构件的数量。因此，当保持装置装载到构件安装机中 时，系统可以识别特定构件的剩余量，并确定该量是否足够用于随后的安 装任务。还可以有更多对构件安装过程有用的关于构件管的信息。这种信 息可例如包括构件管身份、批号、预定客户、构件管或构件的制造厂家、
管的宽度和高度等。
如上所述，保持装置具有快速而容易地连接到构件安装机或振动供给 料斗中以及从中取下的能力。按照示例性实施例，保持装置身份装置自动 地连接到设在安装机或者振动供给料斗中的互作用装置上，以接收所述信 息。因此，当管保持装置已安装到安装机或料斗中时，保持装置的身份可 以自动地传送到构件安装机上。这优选地通过提供具有身份装置的管保持 装置来进行，该身份装置为存储管保持装置的身份的电路的形式。所述电 路能例如设有接触面，该接触面自动地连接到与构件安装机或者料斗中的 身份读出装置联接的相应的接触销上，由此通过安装机或者料斗读出管保
持装置的身份。所述连接也可以是光学连接、RFID连接，或者任何该领
14域技术人员可认识到的合适的连接。
这意味着，构件安装机不仅接收关于已安装到安装机中的保持装置的 身份的信息，而且还可获取与管保持装置的身份有关的所有信息。另外， 可将有关振动供给料斗的身份的信息加到传递的信息中。本领域技术人员 可以认识到，这能用任何用于传递信息的合适的装置来进行，因此将不作 进一步说明。
在另 一些实施例中，由保持装置保持的各构件管的位置和详细资料的 信息，如构件的类型和数量都与各构件管的身份有关，因此所述信息可以 在将保持装置安装到料斗上时通过身份装置传递到振动供给料斗。该信息， 即各构件管类型和保持装置料斗的拾取位置，可以在料斗已插入安装机中 时输送到构件安装机。可供选择地，信息可以通过设在料斗中的连接部直 接转送到构件安装机，而不是真正由料斗读出。
本领域技术人员可以理解，本发明的装置和系统使得能够更快和更容 易地将构件管装载到振动供给料斗中，由此装载到构件安装机中。因此， 可以显著地减少料斗、并因此减少构件安装机的空闲时间。另外，在构件 管的储存和再装载方面大大地方便了对构件管的处理。


从下面结合附图对本发明实施例的详细说明中可以清楚地看到本发明
的其它细节和方面，在附图中相同的标号始终表示类似的部件，其中 图l是振动供给料斗和构件管保持装置的实施例的透视图； 图2是图1所示实施例的另一透视图，示出保持装置相对于料斗的可
释放性；
图3是图1的实施例的剖视图； 图4是图1的实施例的保持装置的仰视平面图； 图5是示出保持装置和料斗之间的接口的放大的局部剖视图； 图6是振动供给料斗和保持装置的实施例的俯视平面图，包括示出拾 取位置的放大的局部视图；图7是剖开的透视图和俯视平面图，分别示出如图l所示的设有构件定位件的保持装置的实施例的 一部分；
图8是示出构件定位件和保持装置之间的示例性接口的局部剖视图9a和9b是俯视平面图和透视图，分别示出可释放地安装的构件定位件及示例性的构件定位件和构件管之间的接口的两个实施例；
图IO是构件定位件的另一例子的俯视平面图11和12分别是示出分轴式和台架(gantry)式的构件安装机中工作头和安装衬底的运动的示意图13是又一实施例的保持装置的透视图，图14是该又一实施例的保持装置的剖视平面图15a和15b是另 一 实施例的保持装置的透视图和示意性仰视平面及
图16a和16b是再一实施例的保持装置的透视图和示意性仰视平面图。
具体实施例方式
下面是对本发明示例性实施例的详细说明。该说明用于描迷本发明的一般原理和具体实施例，不应该认为具有限制作用。
首先参见图1-5，示出振动供给构件料斗1和构件管保持装置2的实施例，所述构件管保持装置2设置用于保持多个构件管50,该构件管装有构件，尤其是电气构件，各构件在构件管50中按顺序排列。在下述实施例中，保持装置具有托架(pallet)的一般形状，构件管50定位并保持到该托架上。因此，当涉及所示的实施例时，术语"托架"和"保持装置"在下面可以互换地使用。此外，当提及方向和位置时，术语"前"或"向前，，及"后，，或"向后"涉及构件的供给方向。因此，料斗1具有前端17和后端18,而保持装置或托架2具有前端27和后端28。因此，构件在图1-3中在构件管内从右向左供给，并在拾取位置或位于托架2前端的部位离开构件管以用于拾取。
保持装置2通过机械接口可释放地安装到料斗1上，在该实施例中，接口包括第一或前接口部10、 20以及第二或后接口部12、 22。前接口部包括设在料斗1中的下接口元件10和设在保持装置2中的上接口元件20。类似地，后接口部包括设在料斗1中的下接口元件12和设在保持装置2中的上接口元件22。为了提供托架2的容易的把持及将该托架安装到料斗l上，托架2装备有前后把持部25、 26。除了提供托架的容易把持或提升外，把持部还用于安装偏压元件29，以将构件管50固定到托架2上，所述偏压元件为多个弹簧偏压的保持指29的形式，所述保持指29向插在保持指29下方的构件管50施加向下的压力。
此外，振动供给料斗1包括振动供给装置或运动发生器15,该振动供给装置或运动发生器设置用于产生往复运动，并用于将该运动通过中间元件16传递到前接口元件10。往复运动常常是如此之快并且冲程的长度如此之短，以致对于人类观察者来说，所述往复运动表现为微小的振动，而不是准确地受控制的往复运动，因此采用术语"振动供给"。作为运动发生装置15，可以利用该技术内一般已知的运动发生装置如螺线管、线性马达、由旋转马达驱动的皮带或金属丝、凸轮或导螺杆的转动等。因此，运动发生器15将不作更详细的说明。
具体地参见图4和5,将说明托架2和料斗1之间的机械接口 。在这个实施例中，往复运动通过前接口部10、 20从料斗l传递到托架2，而后接口部12、 22仅提供滑动接合，并确保料斗1和托架2在竖直方向或Z方向上的适当对齐和取向。虽然所有示出的实施例都利用前接合部来传递运动，由此描述优选实施例，但应该注意，本发明决不限于这种构型。可供选择地，接口的运动传递部可以仅设在托架/料斗的后端，或者设在后端和前端二者处。
前接口部包括两个横向分开的接口点，其中在图4中能看到托架的接口点20a、 20b。在料斗1中，接口元件为横向延伸杆10的形式，该杆具有平截头圆锥形的总体横截面形状，但其上部的剖面具有弯曲部。这些弯曲部产生弯曲的上接触面部13和14，该上接触面部13和14沿料斗1的纵向方向，即沿料斗和托架的运动和供给方向对齐，所述方向在附图中表示为Y方向。在托架中，接口元件20包括沿横向延伸的凹槽20，该凹槽具有沿横向分开、稍微突出的接口点20a、 20b。在这个实施例中，各接口点20a、 20b具有平截头圆锥形的横截面形状，且备接口点具有基本锥形的接触面部23、 24。
应该注意，在所示的实施例中，虽然基体元件的两个上接触面部13和14都是弯曲的，但本发明的实施例不限于所示的示例。在一些实施例中，所述两个上接触面部13、 14中的一个的横截面可以是弯曲的，而另一个接触面的横截面可以是直的。还应该注意，虽然在这个实施例中弯曲的接触面13、 14位于基体元件中，基本上是直的接触部23、 24位于互作用元件中，但这种构型可以颠倒。此外，还可以设想，在至少一个接口点处基体
的弯曲部。
在将托架2安装到料斗1上时，托架的接触面部23、 24与料斗的相应的弯曲接触面部13、 14接触。由于下接触面13、 14的弯曲，可以获得没有间隙和没有窜动的接触。另外，弯曲部使接口能忍耐接触面的磨损。另外，上接触面23、 24的锥形构型使得托架2能够容易地安装到料斗1上。优选地，锥角在5。至40。的范围内，优选地在10°至30。之间，更优选地在15。至25。之间。
在这个实施例中，锥角为约20。。因此，料斗1的弯曲的接触面13、14和托架相应的相对接触面23、 24之间的抵接部处于一切平面中，该切平面与水平面成约80°的角，在所述实施例中上述水平面对应于供给运动的平面。由此，往复供给运动可几乎垂直于抵接部所处的平面来传递，这将该运动产生的干扰力最小化。此外，锥角小得足以允许托架通过托架的重力和重量以稳定且固定的方式靠在供给料斗上，同时锥角大得足以避免妨碍托架从供给料斗容易地取出的楔入效应。而且，通过在基本对应于重心水平面或沿竖直方向接近重心水平面的水平面中设置抵接点，基本上不会在所需往复供给方向以外的其它方向产生使托架转动或移动的力。
此夕卜，弯曲接触面将使接口与托架2相对于供给料斗1的角取向无关。
18换句话说，即使后接口部12、 22的干扰或公差错误导致托架后端28的位置提升，也就是托架2向前倾斜，面部13、 14的弯曲仍然确保托架2和供给料斗1之间的适当和牢固的接合。
在所示实施例中，供给料斗1包括用于与托架的接合导销孔21相互作用的导销11。这里导销接口 11、 21用于托架2相对于供给料斗1沿横向、即沿图中所示X方向定位。本领域技术人员可理解，可以在前接口部、后接口部或二者中设置用于提供所述横向定位的装置。因此，导销ll和协作
的导销孔21是可选择的。此外，这种导销在理论上也可用于沿纵向或Y方向定位托架。这里，沿纵向通过导销的定位或引导可以限于仅在托架2组装或安装到料斗1的过程中进行引导。在运动或供给过程的操作中，导销仅用于沿横向方向定位。在所示实施例中，通过前接口部IO、 20实现托架的适当的纵向定位。
此外，后接口部12、 22提供料斗1的滑板12和托架2的相应滑板22之间的滑动接合。在该实施例中，料斗板12设置在料斗和托架的横向中心，而托架板22横向基本延伸至托架2的宽度。当然，这也可以互换，从而形成狭窄的沿横向位于中心的托架板22，和沿横向延伸的料斗板12。优选地，至少一个滑板12、 22由耐磨的低摩擦塑料材料制成。因此，通过后部沿横向位于中心的接口部12、 22和前部沿横向间隔开的接口部10、 20a、 20b实现托架2的竖直定位，也就是沿图3所示的Z方向的定位。
托架还设有横向和纵向间隔开的凸起部31和电子身份芯片30，所述凸起部31用于当托架放置在远离料斗1的平坦表面上时支承托架，而电子身份芯片30用于与设在料斗中的相应芯片读出器相互作用。
现在参见图6，该图示意性示出了设有本示例性实施例的托架2的料斗1。在该图中，为了明确供给构件的方向，标出了托架2的前端和后端27、 28。因此，构件在构件管内借助于往复供给运动朝着托架的被称为接纳部32的部分从托架的近端或后端28向其远端或前端27供给。在接纳部处，构件管50的远端由构件定位件60、 62、 64、 66、 160、 360接納，构件前进到构件管外部，且构件在其拾取位置被拾取头拾取。
19接纳部32在图6的放大部分中示出，并示出用于校准拾取位置的基准 标记40、构件管50、构件接纳件或定位件66、示出各构件的才合取位置或 构件管位置的实际拾取线33 (虚线)、以及螺钉86，该螺钉通过设在托架 中的相应的螺孔39来固定定位件66。
因此，在图6所示的实施例中，构件定位件具有两个突起的接纳臂， 构件管50插在该两个接纳臂之间。另外，构件定位件66用螺钉在托架的 接纳部32处以固定接合的方式可释放地安装到托架上。然而，从下面的说 明中可以看到，本发明的实施例也可应用于其它类型的定位件，如咬合定 位件、可调定位件、和在托架中固定形成或与托架成一体的构件定位件。
现在参见图7和8,不同实施例的构件定位件60示出为与托架2的前 端27，即在其接纳部32处成安装的关系。这里，构件定位件可以以咬合 构型容易地和可释放地安装到托架2，这在图8中示意性示出。
如图所示，托架2设置用于接纳和保持并排定位在接纳部32处的具有 不同的尺寸和宽度的多个构件定位件60。托架2包括底板或底面34和细 长的侧壁35。提供沿底板34的横向宽度延伸的凹槽38，以与配合的咬合 锁元件77形成咬合关系，该咬合锁元件包括一对对置安装的挠性突起。在 构件定位件60安装到托架2上时，突起77仅插入凹槽38中，且定位件轻 微地压紧底板34。通过简单地,设在构件定位件60的远端处的把持部 72而取下定位件60。
托架2还设有数字标记37，该数字标记标识用于构件定位件60的横 向位置。这些标记在该实施例中指出用于安装16个窄构件定位件的16个 横向位置。因为托架安装成用于接納不同宽度的构件定位件60，所以用于 一个托架的可能的定位件的数量可以改变。不过，托架上的位置可以预定， 且对托架的编号可以在放置定位件时起到帮助操作者的作用，使得能实现 放置在正确的位置处和放置正确数量的定位件。
作为另外的定位辅助手段，构件定位件60和托架标记37设有尖端对 置的箭头或三角形37和83。构件定位件60还设有孔口 82，该孔口竖直地 贯穿定位件60,使得在安装构件定位件60期间和安装之后，可以穿过孔口 82 ^见看托架2的编号和三角形标记37。因此，通过使三角形的面对的 尖端彼此对准，可以很容易得到合适的定位，这样减少了为重新定位元件 的位置60所需的可能时间。虽然利用箭头和编号来指示构件定位件的合适 的横向定位，但有时，例如当定位件的横向尺寸与标准尺寸不一致时，也 希望能将构件定位件安置在其它横向位置处。因此，在本实施例中，托架 2设置成可在由箭头和编号指示的位置之间的其它位置、即中间的横向位 置接纳并保持构件定位件。
在可供选择的实施例中，定位件在保持装置中具有与编号指示的位置 基本对应的固定的横向位置。因而，不需要导引箭头37。这种解决方案能 得到构件定位件的方便定位。另一方面，这种方案与所示的实施例相比不 太灵活，因为它不再能将构件定位件安放在所述固定位置之间的中间横向 位置。
作为构件定位件60定位中的又一辅助手段，托架2的底板34设有纵 向延伸的槽和肋36。构件定位件设有朝下的突起84，该突起84设置成接 合到槽36中。因此，在试图安装构件定位件60时，如果产生轻微的横向 错位，则突起84和槽36之间的接合将把构件定位件导引到正确的横向位 置。另外，通过^f吏构件定位件60设有至少两个纵向间隔开的突起84,这 种突起84和槽36之间的接合可以在安装构件定位件60期间提供角对齐。
另外，如上所述，托架2设有指示用于拾取构件的拾取位置的基准标 记40,构件定位件60设有相应的拾取位置线80。因此，在优选地在远离 料斗1和构件安装^L的位置用构件定位件60装载托架2及构件管50时， 可以利用拾取位置线训和基准标记糾来对由托架2保持的所有构件校准 拾取位置。在将托架2安装到料斗1上、然后安装到构件安装机中时，仅 需要准确地确定托架2的基准标记40的位置，以确定料斗向拾取位置供给 的所有构件的拾取位置。另外，可以利用拾取位置线80以便于定位可调构 件定位件，如构件定位件64和160，这将在下面更详细地说明。
在图9a中，更详细示出图7和8示出的构件定位件60的实施例，而 在图9b和10中，示出构件定位件62、 64的另一些实施例。定位件60包括构件管接纳部70和构件接纳部71。管接纳部70在横向上由突出的导臂 74限定，根据具体实施例，导臂74可以是挠性的或刚性的。构件接纳部 71由底壁和侧壁(未用标号标识)及构件止挡部78限定。因此，构件管 50可被引入构件接纳部70中，并前进直至管止挡部76。在为托架2施加 供给运动时，构件52在管50内供给、前进离开管50的打开的远端进入构 件接纳部71中、在底壁的鞍形部分79上滑动、到达并抵靠构件止挡部78, 该止挡部限定用于要拾取的构件52a的拾取位置。
图9b中示出的示例性构件定位件62与本文所示的其它构件定位件的 不同之处在于，它包括突出部或舌形件81,该突出部或舌形件设置用于使
舌形件81具有舌形件上表面和锥形自由端。舌形件上表面从管止挡部76 朝锥形自由端，即沿着突起的方向向下倾斜。两个倾斜的舌形件侧表面部 分从舌形件上表面向下岔开。换句话说，舌形件81包括两个斜面部分、锥 形自由端、和倾斜的舌形件上表面，上述锥形自由端用于使到达的管沿横 向对齐，上述倾斜的舌形件上表面用于将构件管50定位到合适的高度位 置，以将处于合适高度的构件引向并引到鞍形部分79上。本实施例和另一 些实施例的构件定位件的更详细情况可以在共同受让的国际专利申请No. PCT/SE2008/050351中找到。
参见图10，该图示出具有可调安装能力的构件定位件64的实施例。 这里，定位件64设有纵向延伸的狭槽85和调节螺钉86，使得可以将构件 止挡部78的位置调节到要拾取的构件的尺寸。换句话说，当要拾取长的构 件时，可以将构件定位件64向托架2的前端27调节，而当要拾取具有较 短纵向尺寸的构件时，可以将构件定位件64向托架2的后端28调节。
在图11和12中，示意性地示出了构件安装机的两种典型的工作原理。 应该注意，本发明可适用于这两种构件安装机，以及其中包括向拾取位置
在图11中，示出一种分轴式构件安装才凡700。安装机700包括可沿X 轴线移动的X牵引车(wagon) 701和可沿基本垂直于X轴线的Y轴线移
22动的Y牵引车703。X牵引车701 —般载有构件拾取头706及观测装置702 如摄4象机。各牵引车及其相关的部件是本身公知的，因此不作更详细说明。 Y牵引车703载有衬底704，例如PCB (印刷电路板)，在该PCB上要安 装由构件料斗707提供的构件705。因此，为了将构件放置在衬底上正确 的位置处，X牵引车和Y牵引车基本上同时移动，以便将拾取头直接设在 安装位置上方。
在图12中，示出两种最常用的构件安装机中的另一种，该安装机一般 称为台架式安装机。这里，衬底804设在输送牵引车803上，该输送牵引 车一般提供将衬底输送通过安装机的运动，但不排除提供沿X轴线的运动。 然而，在整个安装操作，即通过特定机器从预定用于安装的料斗807拾取 和安放所有构件805期间，衬底804保持在固定位置中。因此，拾取头806 定位在可沿X方向和Y方向移动的牵引车801上。通常，牵引车801是Y 牵引车，该Y牵引车可沿Y轴线移动并悬挂在台架中，所述台架又可沿X 轴线移动。另外，装有拾取头806的牵引车801—般还包括摄像机或其它 观测装置802，以尤其用于定位一个或多个基准标记或其它基准点。
现在分别参见图13和14的透视图和剖视图，说明保持装置或托架102 的另一个实施例。在这种实施例中，托架102包括位于不同的高度的底板 部134a和134b。这是为了在一个托架中容纳低构件管53和高构件管54。 因此，可以显著地减小由构件管53、 54保持的不同尺寸的构件的上表面的 高度或Z位置的差。这样减少了拾取和放置的时间，因为与拾取Z位置有 很大改变的情况相比，对于平均拾取操作，拾取头在Z方向上需要行进较 小的距离。在图中可以看出，不同构型或尺寸的构件管53、 54要求不同构 型的构件定位件60、 160。为了说明的方便起见，各构件管的剖面形状已 大大简化，且在图13和14中仅示意性地示出。
在所示的实施例中，构件定位件160属于可调节类型，其中可调功能 性与上文针对可调构件定位件64的可调功能性类似。然而，在这个实施例 中，构件定位件160没有构件接纳部71，且管接纳部70被限定为基本上 竖直的近端壁，该近端壁起构件管止挡部及构件止挡部的作用。因此，在装载构件管54时，各个管54前进到构件定位件160的近端壁。在装载之 前，通过取下位于管54远端处的管54的顶壁而改变管。顶部管壁或管顶 部的-皮取下部分延伸一距离，该距离对应于稍大于构件长度的长度。露出 的管内部的距离必需足够用于整个地露出要,皮拾取头拾取的构件，而管顶 壁的其余部分不干扰拾取过程，同时保持后面的构件牢牢地装在管壳内。 在构件安装过程中，构件通过往复运动被供给到构件定位件160的近端壁， 并在那儿被拾取头拾取。
现在参见图15a和15b，以透视图示出托架202并用十分简略的俯朝L 平面图示出料斗201的另一实施例。这里托架202具有细长的构型，并设 置用于保持较少数量的构件定位件60和构件管50。托架202的一般功能 和特点与上文例如结合图l-8所述的托架相同。然而，各接口元件在该实 施例中具有不同的构型。首先，下面的前接口部220为导销的形式，该导 销至少在往复运动的方向上，即在其前和/或后表面上，具有弯曲的接触面 区域。优选地，导销旋转对称，但其它构型可能也合适，例如在水平横截 面中具有椭圆形构型。
前接口部的上部，即在托架202中，优选地是凹槽，该凹槽具有与导 销220对应的水平横截面。因此，凹槽优选地具有锥形形状，该锥形的锥 角在5°-40°的范围内，优选地在10。至30。之间，更优选地在15。至25。 之间。在这个实施例中，两个后接口部222a、 222b在横向上间隔开，并提 供与设在托架202中的相应接口部的滑动接合，所述相应接口部优选为滑 板。
另外，后接口部还可以设有横向引导元件，该横向引导元件限制托架 202的后端的横向运动。因此，由于偏移的重心和偏移的往复运动而导致 的对托架的任何旋转作用将被有效地减少或消除。本领域技术人员可理解， 可使用更狭窄的托架202构型来提供更狭窄的料斗，或者更合适地，用于 提供用于保持多个托架202的料斗。因而，在图15b中示意性示出的接口 部可合适地增加。
最后参见图16a和16b，示出保持装置302的又一实施例及相应的振动供给料斗301，该振动供给料斗非常简略地示出。按照这个实施例，装 置302设置用于保持一个构件管50。另外，保持装置302设有一个构件定 位件360，在该实施例中所述定位件360—体地固定到保持装置上。然而， 对于单管保持装置302，也可以设想具有与上述构件定位件类似的可释》文 地安装的构件定位件的可供选择的方案。该领域技术人员可以理解，在料 斗301中可合适地并排设置多个单管保持装置302。
在图16b中，大致示出这个实施例的料斗301的接口部。作为用于在 振动供给料斗301和保持装置302之间传递往复运动的前接口部，使用上 文结合图15b所述的类似的弯曲导销320和锥形凹槽构型。另外，后接口 部仍为分别在保持装置和料斗的后端之间的滑动接合的形式。因为单管保 持装置302在这个实施例中具有很小的宽度，并因为构件管50基本上沿保 持装置的横向中心轴线设置，所以在保持装置往复运动期间偏离重心从而 影响保持装置稳定性的危险大为减少。因此，在这个实施例中，分别在保 持装置和料斗处设置一个后接口元件，该后接口元件在这个实施例中也为 在上接口元件和下接口元件之间提供滑动接合的形式。
上面已参照一些实施例对本发明进行了说明。然而，本领域技术人员 可以很容易理解，在本发明的范围内也可以设想上文公开的实施例之外的 另一些实施例。例如，具有弯曲的接触面并描述成位于下接口元件中的接 口元件可以互换地设在上接口元件中，即设在托架或保持装置中。另外， 前部和后部接口元件的上述构型的前部和后部定位通常可以互换。另外，施例。
2权利要求
1.一种构件管保持装置，该保持装置用于保持一个或多个细长的构件管，并用于沿朝向构件安装机中的拾取位置的供给方向振动供给构件，所述构件管分别装有连续储存的构件并设有开口端，以在拾取位置处从构件管释放构件，所述保持装置包括用于支承构件管的支承面、用于接纳构件管的所述开口端的接纳部、和位于接纳部处的至少一个构件止挡部，该构件止挡部用于限定从所述开口端供给的构件的拾取位置；其特征在于，保持装置设置成可释放地安装在构件安装机中、或安装在设置成用于装载到构件安装机中的振动供给料斗中；其中保持装置没有构件供给装置，并设置成用于允许设在料斗或构件安装机中的振动供给装置与保持装置接合，以朝拾取位置供给构件；以及保持装置包括第一身份装置，该第一身份装置用于存储保持装置的身份信息，且设置成用于可操作地连接到所述构件安装机或所述料斗中的身份接收装置。
2. 如权利要求1所述的保持装置，其特征在于，第一身份装置是可以 与所述身份接收装置可操作地连接的电子电路。
3. 如权利要求1或2所述的保持装置，其特征在于，保持装置包括第 二身份装置，该第二身份装置存储与保持装置的身份有关的信息，并设置 成用于通过外部信息读出装置读出。
4. 如权利要求3所述的保持装置，其特征在于，所述第二身份装置是 条形码，所述外部信息读出装置是条形码读出器。
5，如上述权利要求中任一项所述的保持装置，其特征在于，还包括一 个或多个构件定位件，该构件定位件设置成可安装在所述接纳部处，以接 纳从构件管供给的构件，其中各个构件定位件都设有限定所述拾取位置的 构件止挡部。
6.如权利要求5所述的保持装置，其特征在于，所述构件定位件中的至少 一个优选地分别通过咬合接合可释放地安装在接纳部处。
7. 如权利要求6所述的保持装置，其特征在于，接纳部包括至少一个 用于与设在定位件上的凸起咬合接合的凹槽。
8. 如权利要求7所述的保持装置，其特征在于，所述至少一个凹槽包 括多个横向并排设置的凹槽，各凹槽设置成用于以咬合接合的方式接納单 个定位件的凸起。
9. 如权利要求7所述的保持装置，其特征在于，所述至少一个凹槽包 括横向延伸的凹槽，该凹槽适于以咬合接合的方式接纳多个并排的定位件 的凸起，使得可以连续地横向调节定位件的横向位置。
10. 如权利要求9所述的保持装置，其特征在于，所述接納部包括多 个横向相邻的凹痕，该凹痕用于与所述定位件接合，并导引所述定位件的 横向定位。
11. 如权利要求10所述的保持装置，其特征在于，所述凹痕是用于 与定位件接合的两个沿纵向间隔开的成对的凹痕，从而在将定位件安装在 接纳部处期间可以将定位件导《1成与供给方向纵向对齐。
12. 如权利要求5-9中任一项所述的保持装置，其特征在于，所述 一个或多个构件定位件包括多个定位件，其中所述多个定位件中的至少一 部分具有与供给的构件的尺寸相适应的不同的横向范围。
13. 如上述权利要求中任一项所述的保持装置，其特征在于，保持装 置设置成用于在该保持装置的横向范围中并排容纳多个构件管，所有构件 管都由处于同一高度的所述支承面支承。
14. 如权利要求1-12中任一项所述的保持装置，其特征在于，保持 装置设置成用于在该保持装置的横向范围中并排容纳多个构件管，所迷支 承面在横向上被分成至少两个部分，该至少两个部分具有不同的支承面高 度，以容纳不同高度的构件管。
15. 如权利要求1-7中任一项所述的保持装置，其特征在于，保持 装置设置成用于保持单个构件管。
16. —种用于朝构件安装机中的拾取位置振动供给构件的系统，其中，构件分别连续地储存在设有开口端的细长构件管中，以在拾取位置处从构件管释》文构件，所述系统包括多个如上述权利要求中任一项所述的构件管保持装置；和振动供给料斗，该振动供给料斗包括用于提供振动供给运动的振动供 给装置；和身份接收装置，该身份接收装置设置成用于与所述保持装置的 所述第一身份装置可操作地连接，以接收各个保持装置的身份信息；其中 振动供给料斗设置成用于装载到构件安装机中；其中，所述保持装置的每一个都设置成用于可释》文地安装在振动料斗 中，并设置成用于允许所述振动供给装置与已安装的保持装置接合，以实 现已安装保持装置的振动供给运动，从而朝拾取位置供给构件。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述供给装置设置成 用于沿构件的供给方向提供已安装保持装置的往复运动。
全文摘要
本发明涉及一种用于保持一个或多个构件管并用于在构件安装机的拾取位置振动供给构件的构件管保持装置，并涉及这种构件管保持装置和振动供给料斗的组合。保持装置包括用于支承构件管的支承面、用于接纳构件管的接纳部、和至少一个在接纳部处的构件止挡部，该止挡部限定用于供给构件的拾取位置。保持装置还包括身份装置，该身份装置存储保持装置的身份信息。保持装置还设置用于可释放地安装在构件安装机或设置用于装载到构件安装机中的振动供给料斗中。构件管保持装置没有构件供给装置，并设置用于允许设在料斗或构件安装机中的振动供给装置与保持装置接合，以朝拾取位置供给构件。
文档编号H05K13/00GK101683025SQ200880010840
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月30日
发明者A·拉尔森 申请人:麦德塔自动化股份有限公司