專利名稱：用于印刷電路板的自動裝備機的元件拾取單元的定位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于印刷電路板的自動裝備機的元件拾取單元的定位裝置，其中用于拾取元件的吸移管的旋轉定位是借助一個增量軸編碼器系統(tǒng)進行的，該增量軸編碼器系統(tǒng)主要由一個位置固定的讀出頭和一個可轉動的扇形盤組成，該扇形盤具有一個增量磁道用于測量為了精細定位所經過的旋轉角和兩個位于扇形盤的對置四分之一圓內的實心磁道之一用于將吸移管快速移到一個輸出位置以便拾取一個元件。
眾所周知，在這里感興趣的自動裝備機類型中，輸送電子元件是借助一個元件拾取單元進行的，該元件拾取單元借助至少一個通過一個空心軸可移動的吸移管將元件從一個元件存儲單元送到一個待裝配的印刷電路板。元件拾取單元包括例如一個6或12段轉塔頭，該轉塔頭具有水平轉軸，安裝在一個帶有線性電動機的門式軸線系統(tǒng)(Protalachsensystem)上，以便按照“集中放置原則(Collect&Place-Prinzip)”進行印刷電路板裝配。此外還已知按照“夾入原則(Pick&Place-Prinzip)”工作的元件拾取單元，其通常用于裝配較大的元件。
在這類裝置中，吸移管的旋轉定位是借助一個增量軸編碼器系統(tǒng)進行的。相應的扇形盤具有一個增量磁道，通過該磁道借助一個編碼器可獲得經過的角度增量。該磁道信息用于增量定位。此外，設有一個內部的位于扇形盤的相對四分之一圓內的實心磁道，即還存在另外兩個相對的各為90°的圓弧段。這兩個圓弧段用于快速地將吸移管旋轉到理想的輸出位置以取出元件。由于實心磁道的這種布置，吸移管的取出取向可以在+/-180°角度范圍內變化，因為只定義了0°到180°的范圍，所以剩余的180°到360°范圍又翻譯為0°到180°范圍。在軸對稱的吸移管和理想對齊的空心軸中，這種位置翻譯是可接受的，并且由于信號處理技術原因可以特別迅速地旋轉吸移管。
隨著元件的越來越小型化，元件拾取單元的元件尺寸誤差就越來越受到重視。尤其是在從元件存儲單元中取出一個小的元件時(例如GF 0201)，吸移管必須相對該小的元件精確定位。
實踐表明，隨著元件的不斷小型化，吸移管部位的位置精確性和尺寸精確性的偏差會導致取出時出錯率升高。因此在吸移管和空心軸之間的軸對稱中會出現具體偏差，例如由于空心軸彎曲、未緊密配合的吸移管或者由于吸移管等的制造誤差等。也不能排除扇形盤有輕微的彎曲。所有原因的結果是，下一個的軸線和光學轉軸相互分離，當吸移管的角度取向在+/-180°變化時，就不能再可靠地拾取小的元件了。
從WO 99/49713已知確定元件相對元件拾取單元吸移管的位置的一種方法和一種裝置。但這里是借助一個光學傳感器及一個光源只在取出元件之后確定元件是否存在于吸移管上，從而能夠識別錯誤完成的拾取。
相反，本發(fā)明的任務是提供一種確定元件拾取單元的吸移管的位置的裝置，其在取出元件時已經能夠可再現地角度取向，從而能夠精確定位吸移管。
該任務從權利要求1的前序部分所述裝置出發(fā)結合權利要求1特征部分的特征來解決。后面的從屬權利要求描述了本發(fā)明的優(yōu)選改進方案。
本發(fā)明包括了下述技術教導扇形盤除了實心磁道外還有一個附加的標記，以便借助增量軸編碼器系統(tǒng)保證吸移管相對輸出位置的可再現角度取向從而拾取元件。
優(yōu)點尤其在于，通過附加的標記以簡單方式獲得的附加信息用于吸移管的單一定位。而且，在快速移到吸移管的輸出位置時，可以有0°到360°整個范圍內的不同角度位置。由此獲得的可再現的吸移管取出取向在行為過程中在吸移管部位可以考慮位置精確性偏差和尺寸精確性偏差，從而可實現尤其是取出一個小元件時非常小的出錯率。
根據本發(fā)明，在扇形盤上的附加標記可以有三種優(yōu)選實施形式。因此可以想到設計在兩個實心磁道旁有一定徑向間距的第三種磁道形式的附加標記，該磁道在一個相鄰于兩個相對四分之一圓的四分之一圓內延伸。該磁道例如可以是圓弧形的粗線或者也可以占據整個扇形。但是由于為了保證可再現的角度取向只需要在一個相鄰四分之一圓的邊界部位的信號，所以附加的標記只要是在兩個實心磁道旁以一定徑向間距延伸的、分別只在相鄰于兩個相對四分之一圓的四分之一圓的邊界部位延伸的兩個磁道部分就足夠了。該磁道部分可以是虛線的、點狀的、橢圓形的或其它合適形式的。
在兩個上述實施形式中，附加的標記由于與實心磁道有徑向間距而可以被信號處理衰減，從而操作不僅可以帶有可再現的角度取向也可以不帶。由于在元件較大時吸移管部位的位置精確度偏差和尺寸精確度偏差程度不象小元件時那樣關鍵，因此這里也可以選擇沒有可再現角度取向地較快操作。
按照最后一種優(yōu)選實施形式，附加的標記也可以設計成將兩個實心磁道通過一個相鄰的四分之一圓相連的一個磁道部分。這樣就產生了一個270°的連貫的磁道或者反過來看是90°的連貫磁道。這里，盡管角度取向信息由于與兩個相對實心磁道之間沒有徑向間距而不會被衰減，但通過這種變型由于添加第三個磁道傳感器仍然不需要改變讀出頭，因此已有的元件拾取單元不用在可再現角度取向方面花太多費用，通過簡單的轉換信號處理軟件即可改裝。
為了獲得較高的定位精確性，最好是兩個實心磁道及附加的標記相對增量磁道布置在扇形盤的一個較小的半徑上。因此為增量磁道保證一種最大可能的清晰度。
下面結合參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述進一步闡明其它改進發(fā)明的措施。


圖1是一個自動裝備機的根據本發(fā)明可定位的元件拾取單元的側視圖，圖2是一個安裝在一個空心軸上的吸移管側視圖，圖3a是一個根據本發(fā)明設計的扇形盤第一實施形式的平面圖，圖3b是一個根據本發(fā)明設計的扇形盤第二實施形式的平面圖，圖3c是一個根據本發(fā)明設計的扇形盤第三實施形式的平面圖，根據圖1所示的實施例是一個自動裝備機的元件拾取單元1，用于帶有水平轉軸的12段轉塔頭形式的印刷電路板2，該轉塔頭在一個(未示出的)門式軸線系統(tǒng)沿X方向和Y方向可運動。元件拾取單元1由一個與門式軸線系統(tǒng)相連的定子3和一個可轉動地支承在該定子上的轉子4組成。轉子4具有星形伸出的吸移管5，這些吸移管由旋轉對稱布置的空心軸6固定并可更換。通過吸移管5借助一個內置的縱向空氣通道7通過抽吸吸持一個元件8，從而運輸該元件。用轉子4的吸移管5收集的元件8可以通過轉子4相應扇形段分布的旋轉先后轉到它在印刷電路板2上方的各個裝配位置。為了使每一個吸移管5分別繞其自身軸線旋轉定位，設置一個增量軸編碼器系統(tǒng)。
根據圖2，增量軸編碼器系統(tǒng)包括一個可旋轉的扇形盤9，該扇形盤同軸安裝于空心軸6上。扇形盤9與一個(未進一步示出的)讀出頭一起定位吸移管5。空心軸6是轉子4的組成部分，用于吸移管5的固定和縱向運動及旋轉運動。
按照圖3a，扇形盤9具有一個增量磁道10用于測量為了精細定位所經過的旋轉角以及兩個布置在扇形盤9的相對四分之一圓11a和11c中的實心磁道12a和12b之一用于快速旋轉到吸移管5的一個輸出位置以便拾取一個元件。此外，扇形盤9除了實心磁道12a和12b之外還有一個附加的標記13a，以便借助增量軸編碼器系統(tǒng)保證吸移管5相對輸出位置的一個可再現的角度取向。
另一種可選擇的方案如圖3b所示，扇形盤9’也有一個附加的標記13b’和13b”，其形式是兩個在兩個實心磁道12a和12b旁以一定間距延伸的磁道部分。在該情況下，該磁道部分分別只在相鄰于兩個相對四分之一圓11a，11c的一個四分之一圓11b的邊界范圍延伸。
按照圖3c所示的另一種實施形式，在扇形盤9”上設計的附加標記13c的形式是將兩個實心磁道12a和12b通過一個相鄰的四分之一圓11b相連的磁道部分。該磁道部分與實心磁道12a和12b以相同的徑向間距延伸，從而整體形成一個連貫的四分之三圓。
本發(fā)明不限于前面給出的優(yōu)選實施例。也可以由此作出多種其它設計方案，都落入本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明尤其不限于扇形盤上的舉例給出的附加標記設計方案。
權利要求
1.用于印刷電路板(2)的自動裝備機的元件拾取單元(1)的定位裝置，其中用于拾取元件(8)的吸移管(5)的旋轉定位是借助一個增量軸編碼器系統(tǒng)進行的，該增量軸編碼器系統(tǒng)主要由一個位置固定的讀出頭和一個可轉動的扇形盤(9)組成，該扇形盤具有一個增量磁道(10)用于測量為了精細定位所經過的旋轉角和兩個位于扇形盤(9)的對置四分之一圓(11a，11c)內的實心磁道(12a，12b)之一用于將吸移管(5)快速移到一個輸出位置以便拾取一個元件(8)，其特征在于，扇形盤(9)除了實心磁道(12a，12b)還有一個附加的標記(13a；13b’，13b”；13c)，以便借助增量軸編碼器系統(tǒng)保證吸移管(5)相對輸出位置的可再現的角度取向。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，附加的標記(13a)設計成在兩個實心磁道(12a，12b)旁有一定徑向間距的第三種磁道，該磁道在一個相鄰于兩個相對四分之一圓(11a，11c)的四分之一圓(11b)內延伸(圖3a)。
3.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，附加的標記(13b’和13b”)設計成在兩個實心磁道(12a，12b)旁以一定徑向間距延伸的兩個磁道部分，該磁道部分分別只在相鄰于兩個相對四分之一圓(11a，11c)的四分之一圓(11b)的邊界部位延伸(圖3b)。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，附加的標記(13c)設計成將兩個實心磁道(12a，12b)通過一個相鄰的四分之一圓(11b)相連的一個磁道部分，該磁道部分與實心磁道(12a，12b)具有相同的徑向間距(圖3c)。
5.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，兩個實心磁道(12a，12b)及附加的標記(13a；13b’，13b”；13c)相對增量磁道(10)布置在扇形盤(9)的一個較小的半徑上。
全文摘要
用于拾取元件(8)的吸移管(5)的旋轉定位是借助一個增量軸編碼器系統(tǒng)進行的，該增量軸編碼器系統(tǒng)主要由一個位置固定的讀出頭和一個可轉動的扇形盤(9)組成，該扇形盤具有一個增量磁道(10)用于測量為了精細定位所經過的旋轉角和兩個位于扇形盤(9)的對置四分之一圓(11a，11c)內的實心磁道(12a，12b)之一用于將吸移管(5)快速移到一個輸出位置以便拾取一個元件(8)。根據本發(fā)明，扇形盤(9)除了實心磁道(12a，12b)還有一個附加的標記(13a；13b’，13b”；13c)，以便借助增量軸編碼器系統(tǒng)保證吸移管(5)相對輸出位置的可再現的角度取向。
文檔編號H05K13/04GK1484937SQ02803560
公開日2004年3月24日 申請日期2002年1月7日 優(yōu)先權日2001年1月9日
發(fā)明者M·普呂菲爾, M 普呂菲爾 申請人:西門子公司