專利名稱：自動(dòng)電路板裝配定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路板裝配系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)可動(dòng)的電路板接收器，其中裝有電路板的電路板接收器被運(yùn)送到可將元器件裝配到板上的舉起地點(diǎn)處，該系統(tǒng)還具有用于檢測(cè)電路板的位置以便為將元器件裝配到電路板上作準(zhǔn)備的舉起機(jī)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)這種類型的電路板裝配系統(tǒng)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的。在電路板的裝配期間以及在混合電路的制造期間，這類系統(tǒng)用于將電子元器件裝配到被運(yùn)送到電路板接收器上的電路板上。未裝配的電路板在電路板接收器上被運(yùn)送至舉起地點(diǎn)，在這里借助于舉起機(jī)構(gòu)來檢測(cè)用于裝配工藝的電路板位置。當(dāng)待裝配的板到達(dá)舉起地點(diǎn)時(shí)，舉起機(jī)構(gòu)便將板抬起。元器件的裝配通常在板被抬起時(shí)進(jìn)行。當(dāng)裝配工藝完成時(shí)，板被放下并繼續(xù)前進(jìn)，這便允許下一塊板到達(dá)舉起地點(diǎn)。將元器件裝配到板上的方法是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，因此不再對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的說明。通過可檢測(cè)設(shè)在電路板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的舉起機(jī)構(gòu)，便可實(shí)現(xiàn)電路板位置的檢測(cè)。例如可通過能監(jiān)測(cè)搜索窗口的攝像機(jī)來促進(jìn)檢測(cè)?？山柚谝阎碾娐钒逖b配系統(tǒng)來檢測(cè)電路板在舉起地點(diǎn)處的位置偏差，該系統(tǒng)例如可識(shí)別由不同的對(duì)準(zhǔn)位置、制造公差和/或元器件公差所引起的偏差，并針對(duì)這些情況通過軟件來在裝配工藝之前進(jìn)行修正。然而，一項(xiàng)缺點(diǎn)在于，已知的電路板裝配系統(tǒng)缺乏檢測(cè)電路板位置所需的必要精度，尤其是在安裝公差非常小的元器件(特別是例如在混合電路的制造期間使用的或用于射頻電路的非常小的元器件)的過程中，這一精度要求無法令人滿意地實(shí)現(xiàn)，或者只能在耗費(fèi)相當(dāng)大精力的情況下實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電路板裝配系統(tǒng)，其允許在將元器件安裝在電路板上之前以簡(jiǎn)單的方式更精確地定位電路板，即可提供更高的重復(fù)精度，以及能夠自動(dòng)地識(shí)別設(shè)于運(yùn)送工件的工件載體、尤其是運(yùn)送電路板的電路板載體上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的適當(dāng)工藝。
發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明力圖通過提供一種對(duì)準(zhǔn)裝置來實(shí)現(xiàn)這一目的，該對(duì)準(zhǔn)裝置可將舉起地點(diǎn)處的電路板接收器定位到預(yù)定的方向位置上。在借助于舉起機(jī)構(gòu)檢測(cè)到由電路板接收器所運(yùn)送的電路板的位置之前，所述對(duì)準(zhǔn)裝置可將舉起地點(diǎn)處的電路板接收器定位到預(yù)定的方向位置上。一個(gè)接一個(gè)到達(dá)裝配工藝位置處的電路板接收器通過對(duì)準(zhǔn)裝置以非常高的重復(fù)精度放置在適當(dāng)?shù)奈恢锰?，使得電路板接收器所夾持的電路板能以所述高重復(fù)精度被放在舉起地點(diǎn)處的其相應(yīng)位置中。由于幾乎可以忽略處于舉起地點(diǎn)處的電路板的位置差異，就可以縮小舉起區(qū)域內(nèi)的舉起機(jī)構(gòu)的尺寸，因此可采用覆蓋了比原先所用更小的投影區(qū)域的更高分辨率的成像器來進(jìn)行操作，因而導(dǎo)致了更高的識(shí)別精度，這又將導(dǎo)致在識(shí)別電路板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和電路板位置的期間具有更高的精度，并將使位置檢測(cè)更快速和更準(zhǔn)確。因此，基于這種位置舉起的元器件裝配工藝也可通過簡(jiǎn)單的方式非常精確且無誤差地進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，將電路板接收器運(yùn)送到舉起地點(diǎn)可通過任何合適的裝置來實(shí)現(xiàn)，例如電路板接收器在其上整齊地排列成行的傳送帶。根據(jù)本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)裝置最好由機(jī)械對(duì)準(zhǔn)裝置如傾斜式引入件和/或電磁對(duì)準(zhǔn)裝置構(gòu)成，即，它可利用機(jī)械力和/或電磁力，以便使作為工件載體的電路板接收器可到達(dá)預(yù)定的方向位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，對(duì)準(zhǔn)裝置包括至少一個(gè)固定的側(cè)擋件，其在相關(guān)的傾斜式引入件的運(yùn)動(dòng)期間或之后與電路板接收器協(xié)同操作。因此，側(cè)擋件設(shè)于從傾斜式引入件方向看去的電路板接收器運(yùn)送路徑的一側(cè)，并用作電路板接收器的固定的機(jī)械式側(cè)擋件。當(dāng)例如使用上述傳送帶作為運(yùn)送媒介(環(huán)形運(yùn)動(dòng)帶)時(shí)，側(cè)擋件可固定地定位在機(jī)架上的傳送帶的一條縱向邊處。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，對(duì)準(zhǔn)裝置包括至少一個(gè)可使電路板運(yùn)動(dòng)到靠在側(cè)擋件上的定位件。該定位件可以是被動(dòng)式的，即它可被固定地定位且本身不被驅(qū)動(dòng)，或者它可由主動(dòng)定位件構(gòu)成，其可借助于執(zhí)行機(jī)構(gòu)而相對(duì)于傾斜式引入件的軸線橫向地定位電路板接收器。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如可通過液壓、氣壓或電磁的方式來操作。然而在任何情況下，定位件將保證電路板接收器在坐標(biāo)系的x方向上的預(yù)定的方向定位，該x方向位于傾斜式引入件y方向的橫向上，尤其是與之形成90°的角度(笛卡兒坐標(biāo)系)。
只要定位件由在橫向于傾斜式引入件軸線的方向上動(dòng)作的至少一個(gè)傾斜式引入件形成或者包括有這樣的至少一個(gè)傾斜式引入件，則電路板接收器沿傾斜式引入件的運(yùn)動(dòng)就可使電路板接收器對(duì)齊，即電路板接收器將沿y方向運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)被運(yùn)送到定位件上且被所述傾斜式引入件以橫向于傾斜式引入件軸線的方式來定位，這樣，電路板接收器被壓在側(cè)擋件上，因此便可到達(dá)x方向上的預(yù)定的方向位置。
電路板接收器的供給運(yùn)動(dòng)優(yōu)選由止動(dòng)裝置來終止，即電路板接收器將在舉起地點(diǎn)處停下來，以便在那里最佳地識(shí)別所運(yùn)送電路板的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。如果利用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記識(shí)別來確定位置，那么止動(dòng)裝置將再次沿y方向釋放電路板接收器，這樣電路板接收器便能夠或?qū)㈤_始向前運(yùn)送。
上述傾斜式引入件可通過多種不同的方式來實(shí)現(xiàn)。在這一實(shí)現(xiàn)方式中，平面優(yōu)選是垂直平面正交于供給運(yùn)動(dòng)的方向并不重要；也可以使用多段式形狀和非平面形狀，例如彎曲形狀等。決定性的因素僅僅是傾斜式引入件可實(shí)現(xiàn)的效果，即電路板接收器能夠被偏壓在側(cè)擋件上。
傾斜式引入件優(yōu)選是可彈性變形的。這例如可通過使用彈簧尤其是片簧來獲得。這種彈簧可保證在舉起地點(diǎn)處相關(guān)電路板接收器與側(cè)擋件的緊密配合。如果確實(shí)存在所述彈性變形性，那么傾斜式引入件與側(cè)擋件之間的距離可能比電路板接收器的寬度小一些，這樣，所引入的電路板接收器將使傾斜式引入件變形到與它的最大寬度相一致。如果傾斜式引入件是無彈性的，那么傾斜式引入件與側(cè)擋件之間的所述距離必須等于電路板接收器的寬度，一方面是為了獲得盡可能大的間隙，而另一方面是為了避免夾住電路板接收器。
相對(duì)于供給運(yùn)動(dòng)而言，在舉起地點(diǎn)之前設(shè)有用于粗略對(duì)準(zhǔn)電路板接收器的導(dǎo)向通道。該導(dǎo)向通道的寬度比電路板接收器稍微寬一些，因此，這些不包含圓形基本輪廓的工件載體、例如具有方形或矩形基本輪廓的工件載體可通過通道壁來粗略地對(duì)準(zhǔn)，使得在舉起地點(diǎn)處僅進(jìn)行很小的進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)定位就可達(dá)到預(yù)定的方向位置。
本發(fā)明還涉及一種在電路板裝配系統(tǒng)內(nèi)定位電路板的工藝，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)可動(dòng)的電路板接收器，該接收器帶有電路板并可被運(yùn)送到一個(gè)舉起地點(diǎn)處，在此處可檢測(cè)電路板的位置以便為裝配工藝作準(zhǔn)備，這樣，電路板接收器在舉起地點(diǎn)處朝向預(yù)定的方向位置，并且在該預(yù)定的方向位置中檢測(cè)電路板的位置。
在有時(shí)候使用用語“預(yù)定的方向位置”而不是用語“對(duì)準(zhǔn)”時(shí)，其目的是使該預(yù)定的方向位置的操作在裝配工藝之前進(jìn)行這一情況更清楚，裝配工藝需要絕對(duì)準(zhǔn)確地知道電路板的位置，因此也需要百分之百地準(zhǔn)確了解電路板的定位，有關(guān)定位的情況僅可從舉起地點(diǎn)處的電路板的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記識(shí)別中推斷出來。
附圖下面將參考附圖來進(jìn)一步描述本發(fā)明，在圖中

圖1顯示了具有對(duì)準(zhǔn)裝置的電路板裝配系統(tǒng)的示意圖2顯示了圖1所示對(duì)準(zhǔn)裝置的透視圖；和圖3a-3c顯示了將電路板載體送到舉起地點(diǎn)中的幾種狀態(tài)，其中電路板載體定位到根據(jù)圖1和2所示實(shí)施例的預(yù)定方向位置中。
實(shí)施例的描述圖1顯示了具有可動(dòng)的電路板接收器2的電路板裝配系統(tǒng)1，其中電路板接收器2已將電路板3容納在可再現(xiàn)的位置中，并沿著箭頭4所示的方向即y方向朝向舉起地點(diǎn)5進(jìn)給。電路板裝配系統(tǒng)1包括舉起機(jī)構(gòu)6和對(duì)準(zhǔn)裝置7，對(duì)準(zhǔn)裝置7使得所提供的電路板接收器2處于舉起地點(diǎn)5處的預(yù)定的方向位置中。對(duì)準(zhǔn)裝置7包括側(cè)擋件8和導(dǎo)向件9，這些所述部件之間的距離是平行的，因此便形成了可對(duì)電路板接收器2進(jìn)行粗略對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)向通道10。對(duì)準(zhǔn)裝置7還包括固定且伸出的傾斜式引入件11，從導(dǎo)向通道10的縱向方向(y方向)來看，傾斜式引入件11設(shè)于導(dǎo)向通道10的中央?yún)^(qū)域內(nèi)，使得傾斜式引入件11與固定的導(dǎo)向件9相連，并且它還相對(duì)于y方向被橫向地定位。圖1中的標(biāo)號(hào)18(點(diǎn)劃線)表示電路板接收和運(yùn)送系統(tǒng)，其例如可實(shí)現(xiàn)為環(huán)形傳送帶的形式，其中裝有電路板3的電路板接收器2被放置在傳送帶上并沿y方向朝向舉起地點(diǎn)5運(yùn)送。
舉起機(jī)構(gòu)6包括搜索窗口12，從導(dǎo)向通道10的縱向來看，它定位在與傾斜式引入件11大致相同的高度上。電路板3優(yōu)選粘貼有多個(gè)、至少是兩個(gè)彼此間隔開的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記13，可以構(gòu)思出適當(dāng)數(shù)量和排列的搜索窗口12，以便檢測(cè)圍繞電路板3即電路板接收器2的垂直軸線的旋轉(zhuǎn)位置誤差。這種情況在圖1中用虛線示出。各搜索窗口12包括光觸發(fā)的搜索部分14。舉起機(jī)構(gòu)6包括中央單元15，其經(jīng)由電纜16與搜索窗口12操作性相連，因此可將搜索窗口12檢測(cè)到的與對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記13位置有關(guān)并用于確定電路板位置的數(shù)據(jù)傳送到中央單元15中。傾斜式引入件11的寬度H比導(dǎo)向通道10的寬度B減去電路板接收器2的寬度b稍大一些，因此導(dǎo)向通道10的寬度B大于電路板接收器2的寬度b，橫向于y方向延伸的傾斜式引入件11以有彈性且柔軟的方式來形成。這將在下文中進(jìn)一步描述。
圖2顯示了對(duì)準(zhǔn)裝置7的透視圖。通過螺釘19在形式為環(huán)形傳送帶的電路板接收和運(yùn)送系統(tǒng)18的壁16，17上連接了側(cè)擋件8和導(dǎo)向件9。形式為片簧20的傾斜式引入件11固定地連接在導(dǎo)向件9上。片簧20的形狀為長(zhǎng)邊遠(yuǎn)大于短邊的矩形。片簧20在其兩端通過螺釘21，22螺紋式地連接在導(dǎo)向件9的相應(yīng)長(zhǎng)孔23，24上，使得片簧20以彎曲的方式延伸，并因此形成了伸入到導(dǎo)向通道10中的傾斜式引入件11。從導(dǎo)向通道10的縱向來看，片簧20與隔開支架25一起在同一平面上設(shè)在電路板接收和運(yùn)送系統(tǒng)18的兩個(gè)壁6，17之間，隔開支架25在任何情況下均不妨礙運(yùn)送，并能夠保證在舉起地點(diǎn)5的區(qū)域內(nèi)在側(cè)擋件8和導(dǎo)向件9之間具有恒定且均勻的平行距離。在y方向上的傾斜式引入件11的下游還設(shè)有止動(dòng)裝置26，它可被自動(dòng)地插入到電路板接收器2的運(yùn)送路徑中和自動(dòng)地從中移出。止動(dòng)裝置26用于停止相關(guān)電路板接收器2的相關(guān)y向運(yùn)動(dòng)(供給運(yùn)動(dòng))，即電路板接收器2將通過其前壁33而壓在處于其停止位置中的止動(dòng)裝置26上，這樣，電路板接收器2便可在舉起地點(diǎn)5的區(qū)域內(nèi)停下來。在這里形式為環(huán)形傳送帶的電路板接收和運(yùn)送系統(tǒng)18可以繼續(xù)運(yùn)行，即它將在已停止的電路板接收器2的下方滑動(dòng)。
下面將參考圖3a，b和c來詳細(xì)介紹用于定位電路板3、即檢測(cè)電路板3上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上述裝置以及由該裝置所執(zhí)行的工藝。根據(jù)圖3a，具有矩形基本輪廓的電路板接收器2連同電路板3一起沿著箭頭4所示的方向朝向舉起地點(diǎn)5運(yùn)送。根據(jù)圖3b，電路板接收器2的前端區(qū)域已進(jìn)入到導(dǎo)向通道10中。與圖3a中的位置相比，電路板接收器2已在該導(dǎo)向通道10中被粗略地對(duì)準(zhǔn)。電路板接收器2沿著箭頭4的方向被進(jìn)一步運(yùn)送，因此它在電路板接收器2的縱向邊28上與傾斜式引入件11相接觸，并使得電路板接收器2的另一縱向邊34被偏置而壓在側(cè)擋件8上。這種偏置發(fā)生在相對(duì)于供給方向的橫向即x方向上，并且也相應(yīng)地到達(dá)了預(yù)定的方向位置。以這種方式定位的電路板接收器27之后繼續(xù)沿箭頭4的方向運(yùn)送，直到在到達(dá)已促動(dòng)的止動(dòng)裝置26處時(shí)處于停止位置，在這里，電路板接收器27在供給方向(y方向)和橫向(x方向)上均對(duì)準(zhǔn)，并處于預(yù)定的方向位置中。x方向和y方向優(yōu)選設(shè)置成相互垂直。由于這一預(yù)定的方向位置的原因，就可以精確地檢測(cè)到電路板3的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記13(可能是幾個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)，不需要由舉起機(jī)構(gòu)6的搜索窗口12作任何顯著的搜索工作，因此，舉起機(jī)構(gòu)6能夠?qū)﹄娐钒逦恢眠M(jìn)行快速檢測(cè)。由于對(duì)于電路板裝配系統(tǒng)1的隨后電路板接收器來說，借助于對(duì)準(zhǔn)裝置7和止動(dòng)裝置26所獲得的電路板接收器2的位置也可以通過相同的方式來得到，因此在電路板位置的檢測(cè)期間可得到較高的重復(fù)精度和快速的數(shù)據(jù)提取。
在一個(gè)未示出的修改實(shí)施例中，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)取代了被動(dòng)的傾斜式引入件11。執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如可由挺桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成。它可將電路板接收器壓在側(cè)擋件8上，并在接收器到達(dá)舉起地點(diǎn)處時(shí)沿x方向運(yùn)動(dòng)以便進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。這里還顯示了止動(dòng)裝置26，其可保證電路板接收器2停止在y方向上，以便在舉起地點(diǎn)處完全地到達(dá)預(yù)定的方向位置。
權(quán)利要求
1.一種電路板裝配系統(tǒng)，包括至少一個(gè)可動(dòng)的電路板接收器，其設(shè)置成可在其中容納待運(yùn)送到舉起地點(diǎn)處的電路板，還包括用于檢測(cè)所述電路板的位置以準(zhǔn)備對(duì)所述電路板進(jìn)行裝配的舉起機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述電路板接收器通過對(duì)準(zhǔn)裝置定位在所述舉起地點(diǎn)處的預(yù)定的方向位置中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)裝置包括至少一個(gè)固定的側(cè)擋件，其可在供給運(yùn)動(dòng)期間或之后與所述電路板接收器同時(shí)被操作。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)裝置包括至少一個(gè)定位件，其設(shè)置成可將所述電路板偏壓在所述側(cè)擋件上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，由所述定位件促發(fā)的所述電路板接收器的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了所述電路板接收器朝向所述舉起地點(diǎn)的供給運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述定位件以固定的方式定位，它包括至少一個(gè)處于所述供給運(yùn)動(dòng)方向的橫向方向上的傾斜式引入件。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述定位件由至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形成，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置成可在所述供給運(yùn)動(dòng)方向的橫向方向上對(duì)所述電路板接收器施壓。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)可限制所述電路板接收器的供給運(yùn)動(dòng)的止動(dòng)裝置。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傾斜式引入件是可彈性變形的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傾斜式引入件包括彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧包括片簧。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，所述傾斜式引入件和所述側(cè)擋件之間的距離等于或小于所述電路板接收器的寬度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)，其特征在于，相對(duì)于所述供給運(yùn)動(dòng)而言，在所述舉起地點(diǎn)之前設(shè)有使所述電路板接收器粗略對(duì)準(zhǔn)的導(dǎo)向通道。
13.一種用于在根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路板裝配系統(tǒng)中定位電路板的工藝，其中已裝有電路板的至少一個(gè)可動(dòng)的電路板接收器朝向舉起地點(diǎn)運(yùn)送，在所述舉起地點(diǎn)中檢測(cè)所述電路板的位置以便為裝配工藝作準(zhǔn)備，其特征在于，所述電路板接收器可在所述舉起地點(diǎn)處占據(jù)預(yù)定的方向位置，并且在這一相同的預(yù)定方向位置中檢測(cè)所述電路板的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的工藝，其特征在于，用于所述預(yù)定的方向定位工藝的能量源于所述供給運(yùn)動(dòng)的能量。
全文摘要
一種自動(dòng)的電路板裝配系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)可動(dòng)的電路板接收器，該接收器裝有將朝向舉起地點(diǎn)運(yùn)送的空電路板或混合電路，在該舉起地點(diǎn)處將元器件裝配到板上，該系統(tǒng)還具有設(shè)于舉起地點(diǎn)處的舉起機(jī)構(gòu)，其可檢測(cè)電路板的位置以便為裝配工藝作準(zhǔn)備。對(duì)準(zhǔn)裝置將電路板接收器定位在舉起地點(diǎn)處的預(yù)定的方向位置中。本發(fā)明還涉及到相應(yīng)的工藝。
文檔編號(hào)H05K13/00GK1644004SQ03806616
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者U·穆勒, W·康拉斯, K·肖爾, D·基恩茨勒, L·烏貝勒 申請(qǐng)人:馬科尼通訊股份有限公司