專利名稱：用于線性定位和基片位置測定的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在自動(dòng)裝配機(jī)的裝配區(qū)域內(nèi)進(jìn)行線性定位和基片位置測定的方法和一種實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
在自動(dòng)給基片(如印刷電路板或照相機(jī)基片)裝配元件(如SMD元件，SMD=平面安裝器件，或球柵陣列=BGA)的過程中，單個(gè)元件由裝配頭從料箱或給料裝置中取出，然后定位在基片上的一個(gè)預(yù)定位置。在此，基片從料箱中取出，并從兩個(gè)相對(duì)側(cè)導(dǎo)入，然后由線性傳送裝置送到自動(dòng)裝配機(jī)內(nèi)。為了進(jìn)行準(zhǔn)確裝配，需要準(zhǔn)確地知道該印刷電路板在傳送方向上的位置。
在較早的、沒有預(yù)先公開的德國專利申請(qǐng)DE 197 38 922 A1中，曾公開過一種給鉛框裝配集成電路的裝置和方法。其中，在裝配之前采用一種位置固定的檢測單元來測定集成電路的位置和/或鉛框的位置。借助這種檢測單元，雖然能夠在印刷電路板被制動(dòng)后識(shí)別出其位置，但該申請(qǐng)沒有提供該印刷電路板的制動(dòng)方法。
GB 2 150 098 A公開過一種給基片裝配電氣元件的機(jī)器，其中，利用機(jī)械制動(dòng)器把基片停止在裝配位置，接著通過嚙合在基片孔中、且被處理成套管形的銷釘進(jìn)行更準(zhǔn)確地定位，然后用夾緊裝置將基片安裝到該更準(zhǔn)確的位置上。在朝向機(jī)械制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)過程中，陡然制動(dòng)可能會(huì)使已裝配好的元件產(chǎn)生滑動(dòng)，這是不希望有的。另外，對(duì)端子間距較小的元件的裝配過程來說，利用銷釘進(jìn)行更準(zhǔn)確地定位通常是不夠精確的。
DE 43 25 565公開過一種把導(dǎo)體框從第一點(diǎn)運(yùn)送至第二點(diǎn)的裝置和方法，其中，導(dǎo)體框首先在對(duì)應(yīng)于第一點(diǎn)的第一位置處制動(dòng)，并被保持在一種夾緊機(jī)構(gòu)中，然后以保持狀態(tài)移到處理室內(nèi)進(jìn)行處理，接著再以保持狀態(tài)移到第二點(diǎn)，在此，到達(dá)各個(gè)停止點(diǎn)都由傳感器來檢測。由于有兩次停止，即首先在第一位置然后在處理室，所以與只在處理室內(nèi)停止一次的情形相比，這將會(huì)產(chǎn)生不理想的時(shí)間損耗。此外，在處理室內(nèi)沒有對(duì)導(dǎo)體框的實(shí)際位置進(jìn)行位置識(shí)別，無論如何，這對(duì)端子間距較小的元件來說是極不精確的。
DE 36 30 178 A1曾公開過一種計(jì)算機(jī)控制的裝配設(shè)備，它也被用來進(jìn)行印刷電路板裝配。在此，所述印刷電路板被放在工件載體上，而所述工件載體按照傳送工位而被移動(dòng)到各個(gè)工位上。在此，由攝像傳感器檢測工件載體的到位，并借助校正銷釘對(duì)該工件載體進(jìn)行更精確地定位。它對(duì)制動(dòng)過程沒有作出陳述。利用校正銷釘進(jìn)行定位在部分情況下是極不準(zhǔn)確的。另外，為了識(shí)另印刷電路板，示例地采用了識(shí)別被傳送來的印刷電路板的超聲波反射鍵控器。線性傳送裝置由此被制動(dòng)，而基片以較小的速度移向可導(dǎo)入的機(jī)械制動(dòng)器。為了代替超聲波反射鍵控器，有時(shí)也采用反射光傳感器。在此，不同印刷電路板或照相機(jī)基片對(duì)所采用的光線都有一個(gè)不同的透明度，因而反射特性是不同的。由此，所采取的超聲波反射鍵控器或反射光傳感器并不是對(duì)所有基片都適用。此外還有一個(gè)缺點(diǎn)，即在該種方法中，所有基片都要移向一個(gè)位置固定的機(jī)械制動(dòng)器，這樣，有時(shí)使用裝配頭要運(yùn)動(dòng)較遠(yuǎn)的傳送路徑，當(dāng)基片較小時(shí)，譬如按給料裝置的位置所需要的路徑就是這種情況。此外，在機(jī)械制動(dòng)器陡然制動(dòng)時(shí)，基片會(huì)經(jīng)歷一次加速，這有可能使已裝好的元件產(chǎn)生滑動(dòng)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的方法和裝置，使基片在自動(dòng)裝配機(jī)內(nèi)定位時(shí)與其材料和其空間大小無關(guān)，這樣，使用裝配頭只需要盡可能短的工作路徑。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征部分所述的方法和權(quán)利要求4的特征部分所述的執(zhí)行該方法的裝置來實(shí)現(xiàn)。
通過采用具有一個(gè)下述探測區(qū)域的傳感器，即該探測區(qū)域主要包括自動(dòng)裝配機(jī)的裝配區(qū)域，可以在整個(gè)裝配區(qū)域確定基片的位置。該傳感器首先作如此設(shè)置，使得傳送到裝配區(qū)域內(nèi)的基片能夠在制動(dòng)位置由該傳感器識(shí)別出來。為了進(jìn)行識(shí)別，譬如基片的前棱、在基片上一個(gè)預(yù)定位置裝設(shè)的條形碼、或在基片上排列的端子(凸緣)、或基片的其它不透光位置等被用作預(yù)定的基片特征。在傳感器識(shí)別出基片特征之后，線性傳送裝置被制動(dòng)，以便使基片在裝配位置靜止下來。傳感器在裝配位置處檢測基片特征的位置，以便識(shí)別出基片位置。
為此，在權(quán)利要求2中以一種更優(yōu)選的方式對(duì)裝配位置處的基片特征進(jìn)行了測位，它在基片上設(shè)有校正標(biāo)記的區(qū)域引入了一個(gè)光學(xué)校正傳感器，以進(jìn)行下一步更準(zhǔn)確的定位。
權(quán)利要求3所述的方法實(shí)施起來尤為簡單，它通過采取基片的前棱作為基片特征來進(jìn)行識(shí)別。
通過采取權(quán)利要求5所述的光學(xué)傳感器，可以簡單地識(shí)別不同的基片特征，如前棱或條形碼。
在權(quán)利要求6所述裝置的優(yōu)選方案中，傳感器被固定連接到一個(gè)可在基片上方工作的裝配頭上，這樣，傳感器以及由此其探測區(qū)域可以簡單地根據(jù)傳送路徑上自由可選的制動(dòng)位置而進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求7所述的裝置是尤其優(yōu)選的，其中，通常為識(shí)別校正標(biāo)記而設(shè)置在裝配頭上的校正傳感器被用作識(shí)別基片特征的傳感器，由此節(jié)省了額外傳感器的成本。
利用如權(quán)利要求7所述的指向上方的光源裝置，可以以一種更優(yōu)選的方式使用簡單光學(xué)傳感器，以在裝配頭上識(shí)別出基片特征。
下面借助附圖來對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。在此，

圖1為帶有基片的自動(dòng)裝配機(jī)的側(cè)視圖，所述基片在該自動(dòng)裝配機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，圖2為一種自動(dòng)裝配機(jī)的側(cè)視圖，其中在一個(gè)制動(dòng)位置檢測印刷電路板的基片特征，以及圖3為一種自動(dòng)裝配機(jī)的側(cè)視圖，其中在一個(gè)裝配位置對(duì)被制動(dòng)的基片進(jìn)行更精確的測量。
如圖1所示，基片1(如印刷電路板或照相機(jī)基片)沿傳送方向3在自動(dòng)裝配機(jī)的線性傳送裝置2上進(jìn)行處理。裝配機(jī)的裝配區(qū)域用x標(biāo)示。在該實(shí)施例中，沿XY方向移動(dòng)的裝配頭4為一個(gè)用于多個(gè)吸移管5的固定裝置6，并固定了一個(gè)傳感器10和校正傳感器14。在此，吸移管5被用來接收?qǐng)D中未示出的、來自圖中未示出的給料裝置的元件，并把該元件定位在基片1上。在此，線性傳送裝置2、校正傳感器14、裝配頭4以及傳感器10被連接在控制裝置7上。此處的傳感器10構(gòu)成為光學(xué)傳感器的形式，它利用一個(gè)檢測器11和光成像裝置12產(chǎn)生探測區(qū)域13，而所示探測區(qū)域定位在一個(gè)自由可選的制動(dòng)位置x1。位置固定的、尤其是白光源的光源8優(yōu)選地沿著整個(gè)裝配區(qū)域x延伸，并設(shè)置在線性傳送裝置2的下方，它從下部照射基片1。在此，為了譬如識(shí)別帶有空隙的基片，可采用在基本呈線性延伸的光源，也可采用構(gòu)造為部分平面狀的光源。為了準(zhǔn)確對(duì)基片進(jìn)行定位，在基片1上設(shè)有校正標(biāo)記15。
如圖2所示，作為基片特征9的基片1前棱在制動(dòng)位置x1處由傳感器10進(jìn)行識(shí)別。線性傳送裝置2由控制裝置7制動(dòng)，這樣，如圖3所示，具有基片特征9的基片便停止在裝配位置x2。為了準(zhǔn)確地檢查裝配位置x2，傳感器10借助在XY方向上工作的裝配頭4將其探測區(qū)域13移至裝配位置x2，并測量出基片1的準(zhǔn)確位置。根據(jù)該位置測量計(jì)算出基片1的校正標(biāo)記15的位置，這樣，校正傳感器14便可以利用校正標(biāo)記15進(jìn)行處理了，由此實(shí)現(xiàn)基片1的高精度定位。在此，利用基片1的這種高精度定位，便可以給它高精度地裝配元件了。通過在自動(dòng)裝配機(jī)的側(cè)面導(dǎo)入基片1，傳送裝置3內(nèi)的這種準(zhǔn)確的位置識(shí)別對(duì)位置測定來說已經(jīng)足夠了。
按照基片的尺寸大小，利用該方法可把基片1的位置優(yōu)化成短的裝配路徑，這樣便可縮短裝配時(shí)間，并由此提高裝配效率。
權(quán)利要求
1．在采用線性傳送裝置(2)的自動(dòng)裝配機(jī)的裝配區(qū)域內(nèi)進(jìn)行線性定位和基片(1)位置測定的方法，其中，在裝配區(qū)域(x)內(nèi)，指向基片(1)的探測區(qū)域(13)被調(diào)節(jié)在一個(gè)自由可選的制動(dòng)位置(x1)上，且該自由可選的制動(dòng)位置位于基片(1)的基片特征(9)的傳送路徑上，在基片特征(9)穿過制動(dòng)位置(x1)之后，線性傳送裝置(2)的制動(dòng)被定義停止在約到達(dá)裝配位置(x2)處，線性傳送裝置(2)被制動(dòng)后，探測區(qū)域(13)約被調(diào)節(jié)在已制動(dòng)基片(1)的基片特征(9)的裝配位置(x2)處，然后對(duì)靜止基片特征(9)的裝配位置(x2)進(jìn)行位置測定。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性定位和基片(1)位置測定的方法，其特征在于，根據(jù)靜止基片特征(9)的位置數(shù)據(jù)，在校正標(biāo)記(15)區(qū)域內(nèi)引入了一個(gè)光學(xué)校正傳感器(14)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線性定位和基片1(1)位置測定的方法，其特征在于，基片(1)的前棱被作為基片特征(9)而由傳感器(10)進(jìn)行測定。
4．用于線性定位和基片(1)位置測定的裝置，尤其被用來執(zhí)行上述權(quán)利要求1至3之一所述的方法，該裝置具有一個(gè)用于傳送基片(1)的線性傳送裝置(2)，具有一個(gè)傳感器(10)，其探測區(qū)域(13)被調(diào)節(jié)在一個(gè)自由可選的制動(dòng)位置(x1)上，且該自由可選的制動(dòng)位置位于基片(1)的基片特征(9)的傳送路徑上，以及具有一個(gè)接在所述線性傳送裝置(2)和傳感器(10)上的控制裝置(7)，用于制動(dòng)和停住線性傳送裝置(2)，使得所述基片特征停止在裝配位置(x2)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(10)構(gòu)造為光學(xué)傳感器(11,12)的形式。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(10)被固定地連接到在基片(1)上方工作的、裝配機(jī)的裝配頭(3)上。
7．根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置在裝配頭(4)上的校正傳感器(14)被用作識(shí)別基片特征(9)的傳感器(10)。
8．根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，位置固定地裝設(shè)于基片(1)下方、并指向上方的光源(8)照射著不同基片(1)的基片特征(9)的整個(gè)自由可選的定位區(qū)域。
全文摘要
一種線性定位和基片位置測定的方法和一種實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。迄今為止,在自動(dòng)裝配機(jī)內(nèi)傳送的基片(1)都是借助超聲波傳感器或反射光傳感器來進(jìn)行識(shí)別的,將線性傳送裝置(2)制動(dòng),并把該基片移向可機(jī)械導(dǎo)入的制動(dòng)器,如此來得知基片(1)的位置。在此,由于制動(dòng)器的位置固定,所以不同尺寸大小的基片(1)總是被停止在一個(gè)位置,這對(duì)最佳的裝配路徑和較短的裝配時(shí)間來說,是不適用的。利用一種傳感器裝置(10),它沿著自動(dòng)裝配機(jī)的裝配區(qū)域(x)有一個(gè)可自由定位的探測區(qū)域(13),這樣便可以確定裝配區(qū)域(x)內(nèi)被傳送基片(1)的位置。傳感器(10)在裝配區(qū)域(x)內(nèi)的預(yù)定制動(dòng)位置(x1)處檢測預(yù)定的基片特征(9),線性傳送裝置(2)被制動(dòng),使得具有基片特征(9)的基片(1)停止在裝配位置(x2)。傳感器(10)對(duì)停止在該裝配位置(x2)的基片特征(9)進(jìn)行測量,并借助該測量位置得出設(shè)于基片上的校正標(biāo)記(15)的位置,然后該校正標(biāo)記便和裝于裝配頭(4)上的校正傳感器(14)一起進(jìn)行精確測量。
文檔編號(hào)F16B2/00GK1303579SQ99806751
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月28日
發(fā)明者J·瓦克爾 申請(qǐng)人:西門子公司