專利名稱：用于為零部件支座配備零部件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為零部件支座配備零部件的裝置，其具有一裝配頭，所述裝配頭可借助一平面定位裝置定位在一特定的移動區(qū)內(nèi)。借助這種裝配頭可將零部件從一零部件供給裝置的一取件位置上傳送至一裝配位置，并將其安放在一零部件支座上的規(guī)定的安裝位置上。
背景技術(shù)：
為達(dá)到較高的裝配精確度，這種裝配裝置一般具有一攝像機(jī)，借助所述攝像機(jī)可對被裝配頭揀取的零部件進(jìn)行檢測，其中，以高精度測定零部件相對于裝配頭的位置。通過對平面定位裝置進(jìn)行相應(yīng)控制，可對被揀取零部件有可能存在的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償，從而確?？蓪⑺隽悴考_地安放在一零部件支座上的由相應(yīng)連接面限定的安裝位置上。此外還可測定被揀取零部件的角位置，需要時(shí)可通過啟動建構(gòu)在裝配頭上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置來改變所述角位置。
EP 829 192 B1中公開了一種裝配裝置，其具有一用于對被揀取零部件進(jìn)行檢測的靜止式攝像機(jī)。對被揀取零部件的測量通過一裝配頭的移動而實(shí)現(xiàn)，所述裝配頭在揀取零部件后被定位在攝像機(jī)的上方，攝像機(jī)從而可自下而上對被揀取零部件與一相應(yīng)的零部件抓持裝置一起進(jìn)行檢測。這種零部件測量方式的缺點(diǎn)是延長了裝配頭的移動行程，因?yàn)檠b配頭在揀取零部件之后無法直接移動至裝配位置，而必須繞道經(jīng)過攝像機(jī)的檢測區(qū)。裝配效率因此而相應(yīng)有所降低，裝配效率指的是在一特定時(shí)間單位內(nèi)可裝配的最大零部件數(shù)。
US 5,920,397中公開了一種用于為零部件支座配備零部件的裝置，其具有一裝配頭，所述裝配頭上彼此平行地布置有多個(gè)建構(gòu)為吸管的零部件抓持裝置。為對被揀取零部件進(jìn)行測量，設(shè)置有一可不依賴于裝配頭而借助一自有驅(qū)動裝置定位的傳感器裝置，所述傳感器裝置具有兩個(gè)分別帶有一個(gè)附屬致偏鏡的攝像機(jī)。在此情況下，只要在攝像時(shí)將所述傳感器裝置定位在被裝配頭揀取的零部件的下方，就可對這個(gè)零部件的位置進(jìn)行檢測。其缺點(diǎn)在于，所述傳感器裝置需要一自有定位系統(tǒng)，從而由于這一額外所需的定位裝置而使得相應(yīng)裝配裝置的制造成本相應(yīng)有所上漲。
EP 1 220 595 A2中(特別是圖15和17及其說明)公開了一種自動裝配機(jī)，其具有一帶有一零部件抓持裝置的裝配頭與一相對于所述裝配頭位置固定的攝像機(jī)，所述攝像機(jī)用于檢測被揀取的零部件。為對所述零部件相對于裝配頭的位置進(jìn)行檢測，設(shè)置有一能使零部件與攝像機(jī)之間的光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)的致偏棱鏡，在此情況下，只要裝配頭和攝像機(jī)位于致偏棱鏡的上方，就可用布置在裝配頭旁邊的攝像機(jī)檢測零部件的底面。所述致偏棱鏡位置固定地形成在一長的支臂上，所述支臂可進(jìn)行垂直于其自身縱向的移動。裝配頭可借助平行于支臂縱向的另一引導(dǎo)裝置進(jìn)行移動。在此情況下，通過對彼此垂直的移動進(jìn)行相應(yīng)組合，可毫無阻礙地將裝配頭定位在一平面移動區(qū)內(nèi)。
為使光路偏轉(zhuǎn)而布置在自動裝配機(jī)中的棱鏡的缺點(diǎn)是使裝配頭的移動受到了限制，這是因?yàn)樵诶忡R區(qū)域內(nèi)既無法從一零部件供給裝置上揀取零部件，也無法將所揀取的零部件安放在一零部件支座上。也就是說，裝配頭必須離開棱鏡才能進(jìn)行零部件的揀取和安放。在裝配工作中，這會致使裝配頭進(jìn)行額外的移動，從而導(dǎo)致裝配效率相應(yīng)降低。
這種自動裝配機(jī)的另一缺點(diǎn)在于，支臂的長度必須大于裝配區(qū)的縱向延伸度，這是因?yàn)橹挥挟?dāng)致偏棱鏡位于裝配區(qū)之外時(shí)，才能確保在裝配區(qū)內(nèi)不受阻礙地進(jìn)行零部件的揀取和安放。也就是說，自動裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸還取決于支臂的要求長度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于為零部件支座配備零部件的裝置，所述裝置可以一緊湊的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)，并可實(shí)現(xiàn)高裝配效率。
這個(gè)目的通過一種具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述特征、用于為零部件支座配備零部件的裝置而達(dá)成。
本發(fā)明的裝配裝置包括一用于將一裝配頭定位在一個(gè)二維移動區(qū)內(nèi)的平面定位裝置。所述平面定位裝置包括一沿y方向延伸的靜止的第一直線引導(dǎo)裝置。所述平面定位裝置此外還包括一垂直于所述第一直線引導(dǎo)裝置的支臂，所述支臂可沿y方向移動地安裝在靜止的第一直線引導(dǎo)裝置上。所述支臂上布置有一沿x方向延伸的第二直線引導(dǎo)裝置。所述裝配頭沿x方向可移動地安裝在第二直線引導(dǎo)裝置上，并包括至少一個(gè)抓持裝置，所述抓持裝置可沿裝配頭的一縱軸移動，用于臨時(shí)揀取零部件。此外還設(shè)置有一攝像機(jī)，其位置固定地固定在支臂上，用于檢測被抓持裝置揀取的零部件。根據(jù)本發(fā)明，裝配頭與第二直線引導(dǎo)裝置之間布置有一可改變裝配頭角位置的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明基于這樣一種認(rèn)識如果用于檢測零部件的攝像機(jī)在y方向上自動隨裝配頭一起移動，就可通過裝配頭的可擺動的設(shè)計(jì)來對被揀取零部件進(jìn)行位置測量，同時(shí)避免裝配頭不必要的移動行程。為避免抓持裝置與攝像機(jī)之間發(fā)生碰撞，攝像機(jī)相對于裝配頭所采取的布置方式使得取件區(qū)和裝配區(qū)均可毫無阻礙地進(jìn)出。為實(shí)現(xiàn)對被揀取零部件的測量，整個(gè)裝配頭可暫時(shí)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，使一被揀取的零部件進(jìn)入攝像機(jī)的檢測區(qū)。其中，可在裝配頭揀取零部件后移動至裝配區(qū)的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行檢測。由于攝像機(jī)在y方向上自動隨裝配頭一起移動，因而無需沿y方向移動額外的移動行程，裝配效率不會由于必須進(jìn)行零部件測量而有所降低。
根據(jù)本發(fā)明，裝配頭為進(jìn)行零部件測量而偏轉(zhuǎn)并且攝像機(jī)不會阻礙零部件的揀取和安放，因此，支臂長度只取決于裝配頭為揀取和安放零部件所需移動的移動行程。也就是說，支臂長度可相對較小，因?yàn)榫蜏y量被揀取零部件這一目的而言，裝配頭無需在揀取和安放零部件所需的移動區(qū)域之外定位。
從屬權(quán)利要求的特征說明的是本發(fā)明的有利方案。
根據(jù)權(quán)利要求3所述，裝配頭可在一初始位置與一測量位置之間偏轉(zhuǎn)。處于所述初始位置上的裝配頭既可毫無阻礙地從一零部件供給裝置上揀取零部件，又可毫無阻礙地將零部件安放在一零部件支座上，而不存在抓持裝置與攝像機(jī)發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)，其中，抓持裝置的移動方向平行于一z方向，所述z方向優(yōu)選同時(shí)垂直于x方向和y方向。只有當(dāng)裝配頭處于所述測量位置時(shí)，才能對被揀取的零部件進(jìn)行檢測。進(jìn)行零部件檢測時(shí)，既可檢測被揀取零部件相對于裝配頭的精確位置，又可檢測被揀取零部件相對于裝配頭的精確角位置。借此可在零部件被安裝至一零部件支座上之前，通過對平面定位裝置進(jìn)行相應(yīng)控制或通過對一從屬于抓持裝置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置進(jìn)行相應(yīng)控制，來補(bǔ)償有可能存在的位置偏差或角位置偏差。
根據(jù)權(quán)利要求4所述，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有一彈性元件，當(dāng)裝配頭偏離其初始位置時(shí)，所述彈性元件會在裝配頭上施加一回復(fù)力。借此可通過一適用的機(jī)械定位器以簡單的方式精確界定裝配頭的初始位置。在此情況下就不一定要設(shè)置用于檢測裝配頭的精確角位置的裝置。
根據(jù)權(quán)利要求5所述，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有一致偏元件，借助所述致偏元件可使裝配頭進(jìn)入測量位置?？蓪⒁痪哂衅脑煨突虿扇∑闹蔚脑?，例如一凸輪盤，用作所述致偏元件，如果測量位置由所述偏心元件的一個(gè)止點(diǎn)界定，借助所述偏心元件就能確保在測量位置方面達(dá)到最高的精確度。
根據(jù)權(quán)利要求6所述，攝像機(jī)優(yōu)選借助一以輕型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的固定裝置固定在支臂的中部，從而可在將零部件從一零部件供給裝置傳送至規(guī)定裝配位置的過程中進(jìn)行零部件測量。
根據(jù)權(quán)利要求7所述，攝像機(jī)包括一掃描線傳感器或一平面?zhèn)鞲衅?。所謂的電荷耦合器件(CCD)傳感器特別適合用作上述傳感器，其靈敏度高，是價(jià)廉物美的標(biāo)準(zhǔn)電子零部件。
使用掃描線傳感器時(shí)，通過零部件與攝像機(jī)之間的相對移動來實(shí)現(xiàn)對被揀取零部件的測量。其中，依次記錄多個(gè)一維掃描線，并在一連接在攝像機(jī)后面的圖像分析單元中將其組合成零部件的一平面圖像。
使用平面?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，裝配頭的移動會在攝像時(shí)出現(xiàn)短暫的中斷，從而可對進(jìn)入攝像機(jī)檢測區(qū)的零部件進(jìn)行檢測，生成一清晰的圖像。
根據(jù)權(quán)利要求8所述，裝配頭具有多個(gè)布置成一行的抓持裝置。借此可實(shí)現(xiàn)高裝配效率，因?yàn)橥ㄟ^裝配頭可同時(shí)揀取多個(gè)零部件，并將其傳送至裝配區(qū)。
需要指出的是，所述抓持裝置也可布置成一行以上，其中，攝像機(jī)優(yōu)選配有與行數(shù)相應(yīng)數(shù)量的傳感器。在此情況下，可對被兩個(gè)從屬于相鄰行的抓持單元揀取的兩個(gè)零部件同時(shí)進(jìn)行檢測。
根據(jù)權(quán)利要求9所述，此外還設(shè)置有一光偏轉(zhuǎn)元件，其相對于攝像機(jī)和支臂位置固定。其中，所述光偏轉(zhuǎn)元件可以為反射鏡、棱鏡或任意其他類型的可影響光路的光學(xué)元件。通過這種方式可對被揀取零部件的底面進(jìn)行檢測，而無需將攝像機(jī)安裝在抓持裝置的下方。借此可以一緊湊的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)由攝像機(jī)和光偏轉(zhuǎn)元件構(gòu)成的傳感器裝置。


下面借助附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征進(jìn)行說明，其中圖1為一裝配裝置，其中，采取可偏轉(zhuǎn)布置方式的裝配頭處于一初始位置；以及圖2為圖1所示的裝配裝置，其中，采取可偏轉(zhuǎn)布置方式的裝配頭處于一測量位置。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，所述裝配裝置包括一沿y方向延伸的第一直線引導(dǎo)裝置，其參考符號為1。直線引導(dǎo)裝置1上布置有一與之垂直、且可沿y方向移動的支臂2，支臂2自身包括第二直線引導(dǎo)裝置3。直線引導(dǎo)裝置3平行于支臂2的縱向延伸方向地沿x方向延伸，所述x方向優(yōu)選垂直于y方向。
支臂2上安裝有一可沿x方向移動的裝配頭20。裝配頭20包括多個(gè)平行布置、用于臨時(shí)揀取零部件的吸管21。吸管21可在圖中未顯示的驅(qū)動裝置的驅(qū)動下分別沿各吸管21的縱軸移動，因而可通過一抓持裝置的相應(yīng)移動從一圖中未顯示的零部件供給裝置上揀取一零部件，將其傳送至一裝配位置上后，再將所述零部件安放在一同樣未顯示的零部件支座上，而無需整個(gè)裝配頭進(jìn)行移動。
裝配頭20通過一偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10固定在支臂2上。偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10具有一滑座11與一致偏板12。如圖2所示，致偏板12可相對于滑座11繞一平行于x方向的樞軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)致偏板繞樞軸轉(zhuǎn)動例如30°時(shí)，可將被吸管21揀取的零部件自動送入一攝像機(jī)30的檢測區(qū)內(nèi)。所述檢測區(qū)的空間位置取決于一光偏轉(zhuǎn)元件32的布置方式和光學(xué)特性，所述光偏轉(zhuǎn)元件包括一圖中未顯示的鏡系統(tǒng)。通過這種方式，即使當(dāng)攝像機(jī)30布置在裝配頭上方時(shí)，也可從下方，即從遠(yuǎn)離吸管的一側(cè)對被揀取的零部件進(jìn)行檢測。在此情況下，通過裝配頭沿x方向的移動來進(jìn)行零部件檢測，從而實(shí)現(xiàn)對所有被裝配頭20揀取的零部件的檢測。
需要指出的是，在此情況下，攝像機(jī)30具有一平面?zhèn)鞲衅鬟€是一掃描線傳感器并不重要，這是因?yàn)橥ㄟ^裝配頭的相應(yīng)移動可對所有零部件依次進(jìn)行檢測。使用一掃描線傳感器時(shí)，通過裝配頭20的持續(xù)移動來進(jìn)行零部件檢測，其中，由此記錄下來的各掃描線在一連接在攝像機(jī)30后面、圖中未顯示的分析單元中被組合成一個(gè)二維圖像。使用一平面攝像機(jī)傳感器時(shí)，裝配頭20借助一定時(shí)移動機(jī)構(gòu)沿x方向移動，從而在每一規(guī)定的曝光時(shí)間內(nèi)完成對一被揀取零部件的檢測。
下面對使用裝配頭20來為零部件支座配備零部件的裝配過程做一簡短說明。
裝配頭20進(jìn)入一圖中未顯示的零部件供給裝置的區(qū)域，裝配即開始，其中，裝配頭20處于圖1所示的初始位置。攝像機(jī)30和光偏轉(zhuǎn)元件32相對于處于初始位置的裝配頭20所采取的布置方式，可使裝配頭不受阻礙地從零部件供給裝置上揀取零部件。
隨后，裝配頭20沿x方向移動至一位于未顯示的零部件支座上方的裝配區(qū)。在這一移動過程中，裝配頭20通過偏轉(zhuǎn)短暫地進(jìn)入一測量位置，并在所述測量位置上進(jìn)行上文所述的零部件測量。零部件測量結(jié)束后，裝配頭20重新偏轉(zhuǎn)回初始位置，并通過既沿x方向又沿y方向的相應(yīng)移動實(shí)現(xiàn)這樣一種定位，即，可在規(guī)定的裝配位置上將零部件安放在圖中未顯示的零部件支座上。通過這種方式可在裝配頭20從零部件供給裝置移動至裝配區(qū)的期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對所有被揀取零部件的測量。
在支臂2上可布置所述裝配裝置的某些零部件，例如電子模塊，或者布置在吸管21處形成負(fù)壓所需的氣動裝置的某些零部件。因此這些零部件只需在y方向上移動，借此還要相對于支臂2在x方向上移動的裝配頭20的質(zhì)量和機(jī)械慣量會減小。這一點(diǎn)使得裝配頭20可快速移動，從而實(shí)現(xiàn)高裝配效率。
綜上所述，本發(fā)明可概括為本發(fā)明提供一種裝配裝置，所述裝配裝置的一裝配頭20可借助一平面定位裝置進(jìn)行二維移動。所述定位裝置包括一第一直線引導(dǎo)裝置1，所述第一直線引導(dǎo)裝置上可移動地安裝有一與之垂直的支臂2。支臂2上建構(gòu)有一第二直線引導(dǎo)裝置3，裝配頭20可移動地安裝在所述第二直線引導(dǎo)裝置上。一攝像機(jī)30位置固定地固定在支臂2上，用于檢測被裝配頭20揀取的零部件。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有一用于改變裝配頭20的角位置的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10。裝配頭20可在一初始位置與一測量位置之間轉(zhuǎn)換。裝配頭20只有處于初始位置時(shí)才能揀取零部件。只有當(dāng)裝配頭20處于測量位置時(shí)，攝像機(jī)30才能對被揀取的零部件進(jìn)行檢測。在此情況下，可毫無阻礙地從一零部件供給裝置上揀取零部件，并毫無阻礙地將零部件安放在一裝配區(qū)內(nèi)，且可避免裝配頭20與攝像機(jī)30相撞。
參考符號表1第一直線引導(dǎo)裝置(y方向)2支臂3第二直線引導(dǎo)裝置(x方向)10偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11滑座
12致偏板20裝配頭21吸管30攝像機(jī)31固定裝置32光偏轉(zhuǎn)元件
權(quán)利要求
1.用于為零部件支座配備零部件的裝置，包括一沿y方向延伸的靜止的第一直線引導(dǎo)裝置(1)，一垂直于所述第一直線引導(dǎo)裝置(1)的支臂(2)，所述支臂可沿所述y方向移動地安裝在所述靜止的第一直線引導(dǎo)裝置(1)上，一布置在所述支臂(2)上的第二直線引導(dǎo)裝置(3)，所述第二直線引導(dǎo)裝置沿一x方向延伸，一裝配頭(20)，所述裝配頭可沿所述x方向移動地安裝在所述第二直線引導(dǎo)裝置(3)上，以及所述裝配頭具有至少一個(gè)抓持裝置(21)，所述抓持裝置可沿所述裝配頭(20)的一縱軸移動，用于臨時(shí)揀取零部件，以及一攝像機(jī)(30)，所述攝像機(jī)位置固定地固定在所述支臂(2)上，以及所述攝像機(jī)設(shè)置用于檢測被所述抓持裝置(21)揀取的零部件，其中，所述裝配頭(20)與所述第二直線引導(dǎo)裝置(3)之間設(shè)置有一用于改變所述裝配頭(20)的角位置的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)具有一平行于所述x方向的樞軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)所采取的建構(gòu)方式使得所述裝配頭(20)可在一初始位置與一測量位置之間擺動，其中，只有當(dāng)所述裝配頭(20)處于所述初始位置時(shí)，所述裝配頭(20)才能揀取零部件，以及只有當(dāng)所述裝配頭(20)處于所述測量位置時(shí)，所述攝像機(jī)(30)才能對被揀取的零部件進(jìn)行檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)具有一彈性元件，當(dāng)所述裝配頭(20)偏離其初始位置時(shí)，所述彈性元件會在所述裝配頭(20)上施加一回復(fù)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)具有一致偏元件，借助所述致偏元件可使所述裝配頭(20)進(jìn)入所述測量位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述攝像機(jī)(30)固定在所述支臂(2)的中部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述攝像機(jī)(30)具有一掃描線傳感器或一平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述裝配頭(20)具有多個(gè)布置成一行的抓持裝置(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，附加地設(shè)置有一光偏轉(zhuǎn)元件(32)，所述光偏轉(zhuǎn)元件相對于所述攝像機(jī)(30)和所述支臂(2)位置固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝配裝置，所述裝配裝置的一裝配頭(20)可借助一平面定位裝置進(jìn)行二維移動。所述定位裝置包括一第一直線引導(dǎo)裝置(1)，所述第一直線引導(dǎo)裝置上可移動地固定有一與之垂直的支臂(2)。支臂(2)上建構(gòu)有一第二直線引導(dǎo)裝置(3)，裝配頭(20)可移動地固定在所述第二直線引導(dǎo)裝置上。一攝像機(jī)(30)位置固定地固定在支臂(2)上，用于檢測被裝配頭(20)揀取的零部件。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有一用于改變裝配頭(20)的角位置的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(10)。裝配頭(20)可在一初始位置與一測量位置之間偏轉(zhuǎn)。裝配頭(20)只有處于初始位置時(shí)才能揀取零部件。只有當(dāng)裝配頭(20)處于測量位置時(shí)，攝像機(jī)(30)才能對被揀取的零部件進(jìn)行檢測。在此情況下，可毫無阻礙地從一零部件供給裝置上揀取零部件，并毫無阻礙地將零部件安放在一裝配區(qū)內(nèi)，且可避免裝配頭(20)與攝像機(jī)(30)相撞。
文檔編號H05K13/04GK101061772SQ200580039485
公開日2007年10月24日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者羅伯特·康拉德, 穆罕麥德·梅戴安波爾 申請人:西門子公司